CO₂电化学还原是将这种温室效应气体转化为高附加值化学品和燃料的具有广泛应用前景的方法，Cu基催化剂在该领域中具有重要角色，因为Cu目前是唯一能够将CO₂转化为多碳分子的催化剂，比如转化为乙醇、乙烯、丙醇等产物。CO通常是CO₂转化过程中首先得到的中间体，随后通过电催化过程转化为C₂₊产物，理解催化剂和中间体之间的相互作用对设计高性能催化剂而言至关重要。有鉴于此，加州理工学院Jack H. Baricuatro、William A. Goddard III等研究人员近期在ACS Catalysis上发表了其对Cu催化剂界面上CO吸附的工作，通过实验、理论计算结合，其中使用operando电化学偏振调制红外光谱PMIRS、巨正则势GCP计算结合计算CO中间体随pH值、电压的变化规律。Nature Catalysis编辑Marçal Capdevila-Cortada对该工作进行亮点报道。

本文要点：

（1）

在Cu(100)界面上，分别以相同浓度电解液0.1 M HClO₄、0.1 M KClO₄、0.1 M KOH，在广泛的pH变化区间内研究，主要对低过电势区间进行研究，同时避免竞争性HER反应的干扰。

（2）

Operando PMIRS表征结果显示，吸附CO分子的伸缩振动频率随着过电势增加而发生蓝移，这个结果和只考虑CO分子的偶极矩和电场之间相互作用的时候结论恰好相反。

（3）

作者通过GCP计算，对CO*、H*在不同过电势、不同pH值条件中的覆盖度进行计算，发现过电势相关ν_CO在酸性、中性溶液中很好的和实验结果符合，在碱性溶液中和实验结果无法很好的符合。因此，该模型仍需要进一步的完善，同时该工作提供的一些数据结果提供了非常有意思的原理。

参考文献

Capdevila-Cortada, M. Potential vibe shift. Nat Catal 4, 182 (2021).

DOI: 10.1038/s41929-021-00596-z

https://www.nature.com/articles/s41929-021-00596-z

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