电化学CO₂还原可能在合成高价值化学品、燃料的过程中得以发展，在各种金属催化剂中，Cu催化剂是唯一能够生成乙烯、乙醇等多碳产物的催化剂，目前Cu催化CO₂还原得到显著发展，但是相关机理并未得到很好的揭示。

近日，荷兰乌得勒支大学Ward van der Stam、Bert Marc Weckhuysen等报道通过时间分辨表面增强Raman光谱表征Cu催化剂界面上CO₂还原反应的动力学过程，时间分辨率达到亚秒（~0.7 s），在通过电化学活化处理形成的热点上进行CO₂还原表征。作者在多晶Cu电极上通过原位氧化、还原处理，提高了Cu的粗糙度，形成Cu纳米粒子。这种Cu纳米结构有效的改善生成C-C产物的Raman信号和反应选择性，能够作为SERS活性位点和催化活性位点双重作用。

Nature Catalysis编辑Marçal Capdevila-Cortada对该项工作的内容和意义进行总结和评述。

本文要点：

（1）

作者通过调控Cu上的电极电势，将电极电势从阳极转变为低至-0.4 V_RHE的阴极电势，监控界面Cu纳米粒子的形成过程。在-0.7~-0.9 V_RHE的电极电势中，观测到Cu纳米粒子表面上形成的CO伸缩振动峰（桥状和低频/高频线性峰）。

（2）

作者通过调控电极电势，从阳极电势调控至-0.7 V、-0.8 V、-0.9 V_RHE，同时考察Raman信号情况，在-0.7 V_RHE鉴定了吸附CO分子表现了独特的结构，CO吸附在配位不饱和缺陷位点上，能够脱附生成气体CO产物，因此非常稳定；在-0.9 V_RHE，CO、H₂的法拉第效率降低，但是乙烯的法拉第效率提高。这种现象与时间分辨SERS数据相符，其中CO能够选择性的在台阶边缘位点吸附，并且表现出动态变化现象，说明在台阶边缘位点能够进行二聚形成乙烯。

参考文献

Capdevila-Cortada, M. Following the monoxide, Nat Catal 4, 344 (2021).

DOI: 10.1038/s41929-021-00630-0

https://www.nature.com/articles/s41929-021-00630-0

Hongyu An, Longfei Wu, Laurens Mandemaker, Shuang Yang, Jim De Ruiter, Jochem Wijten, Joris Janssens, Thomas Hartman, Ward van der Stam,* Bert Marc Weckhuysen,* Sub-second Time-resolved Surface Enhanced Raman Spectroscopy Reveals Dynamic CO Intermediates during Electrochemical CO₂ Reduction on Copper, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202104114

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104114