电化学CO₂还原生成高价值产物对于改善日益激增的环境CO₂浓度非常有前景，其中Cu是具有电催化转化CO₂生成含氧有机衍生物、烃类产物，比如C₂H₅OH、CH₄、C₂H₄等产物的已知唯一种类金属，但是这种方法中非常严重的缺点在于电催化反应的Faraday效率非常低，同时过电势非常高。有鉴于此，加州理工学院Jack H. Baricuatro、William A. Goddard III等报道通过Operando电化学红外表征，研究了Cu(100)晶面上吸附CO分子的红外振动随pH值、电压的变化规律，验证了巨正则势GCP（grand canonical potential）对电催化反应预测结果的可信性，有望用于发展除了Cu以外的CO₂电催化剂。

本文要点：

（1）

通过电脑计算模拟，巨正则势GCP（grand canonical potential）进行研究，但是电极-电解液界面的复杂性难以实验准确的GCP。通过Operando表征电化学极化红外RMIRS表征，对连接在界面上的CO分子振动频率进行准确表征，通过在不同pH、电压中分别进行表征。结果和GCP结果相符，说明GCP计算模拟结果的可信度。

（2）

通过PMIRS数据，在GCP计算中能够对Cu(100)界面上覆盖的H*，OH*，CO*随过电势变化而发生的变化规律进行很好的预测。

参考文献

Jack H. Baricuatro*, Soonho Kwon, Youn-Geun Kim, Kyle D. Cummins, Saber Naserifar, and William A. Goddard III*, Operando Electrochemical Spectroscopy for CO on Cu(100) at pH 1 to 13: Validation of Grand Canonical Potential Predictions, ACS Catal. 2021, 11, 3173–3181

DOI: 10.1021/acscatal.0c05564

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05564