尽管二氧化碳（CO₂）电化学还原（CO₂RR）为乙醇被认为是最有前途的利用CO₂的途径之一，然而由于CO₂电还原为乙醇的复杂途径导致难以设计最佳电催化剂，因此乙醇选择性不到50%。目前，人们已经开发了诸如氧化物衍生结构的制备、原子表面控制和Cu⁺/Cu界面等几种方法，用于电催化CO₂RR为乙醇。

近日，韩国科学技术院Woo-Bin Jung, Hee-Tae Jung报道了通过化学气相沉积(CVD)生长石墨烯，并随后进行后氧化过程，制备了一种以石墨烯晶界（gGB）为氧化掩蔽材料的Cu⁺位点和高晶面共存的电催化剂（Cu⁺/hf-Cu），并研究了其CO₂RR电催化性能。

文章要点

1）Cu⁺/hf-Cu由表面起皱的高面原子排列组成，并与与石墨烯晶界尺寸相同的Cu⁺位点相结合。

2）Cu⁺/hf-Cu催化剂具有几个区别于以往Cu催化剂的独特特征，首先含有高面、Cu⁺位点和Cu⁰/Cu⁺界面，这是现有方法很难实现的。引入的Cu⁺中心由于其较强的CO键合作用促进了CO的稳定，而Cu⁰的高面提供了有利的C-C偶联中心，特别是对于乙醇途径。在纳米尺度上，Cu⁰/Cu⁺界面提供了稳定的CO₂活化和二聚中心。

3）其次，由于该制备方法可以通过传统的CVD石墨烯生长过程进行，因此该方法是一种简单且易于规模化的工艺。通过石墨烯的不充分生长，同时合成了高面起皱表面和遮蔽材料。

4）Cu⁺/hf-Cu催化剂用于电催化CO₂RR时，具有较高的乙醇选择性，在-0.8 V（vs.RHE）时，FE为53%，这是迄今为止所报道的用于生产乙醇的Cu基CO₂RR电催化剂的最高FE值之一。

这种方法不仅限于生产具有高乙醇选择性的催化剂，还可广泛应用于获得其他化学品的催化剂设计。

参考文献

Ju Ye Kim, et al, Synergistic Effect of Cu₂O Mesh Pattern on High Facet Cu Surface for Selective CO₂ Electroreduction to Ethanol, Adv. Mater. 2021

DOI: 10.1002/adma.202106028 

https://doi.org/10.1002/adma.202106028