电催化CO₂还原反应能够用于制备高附加值产物，但是反应产物中获得的醇类比烃类更少，而且该反应中生成醇的机理并没有得到定论。有鉴于此，洛桑联邦理工学院（EPFL）Raffaella Buonsanti等报道了通过实验-理论计算相结合，在Cu-Ag双金属级联催化剂体系中，通过调控结构研究了结构变化和生成乙醇之间的关系，确立生成乙醇的催化反应位点。

本文要点：

（1）

级联催化剂设计。通过将甲烷选择性的八面体结构暴露（111）晶面的Cu_oc纳米粒子，乙烯选择性生成的（100）晶面暴露Cu_cub纳米立方体，分别与具有CO选择性的Ag纳米球混合，生成双金属催化剂Cu_oh-Ag、Cu_cub-Ag。

（2）

机理。在Cu_oh-Ag催化剂中的阶梯结构位点上，通过Ag催化剂还原CO₂生成CO富集气体环境，在这种协同作用中，形成*CH_x-*CO偶联中间体，乙醇的选择性得以显著提高。同样的，在Cu_cub-Ag催化剂上，通过在Cu_cub纳米粒子的边缘和拐角处，通常导致提高的乙醇产率，同时在阶梯结构位点上能够生成乙烯。

由于阶梯结构在催化剂中是主要暴露的催化活性位点，导致Cu_oh-Ag催化剂中乙醇/乙烯的比例更高。进一步的，作者通过DFT计算模拟发现，如果在Cu_cub催化剂中引入大量缺陷，实现缺陷/阶梯比例，能够导致乙醇选择性显著提高。

（3）

意义。本文研究揭示了将级联催化剂、结构敏感效应结合，能够在电催化反应中实现对产物选择性的调控。

参考文献

Pranit Iyengar, Manuel J. Kolb, James R. Pankhurst, Federico Calle-Vallejo, and Raffaella Buonsanti*, Elucidating the Facet-Dependent Selectivity for CO₂ Electroreduction to Ethanol of Cu–Ag Tandem Catalysts, ACS Catal. 2021, 11, 4456–4463

DOI: 10.1021/acscatal.1c00420

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c00420