银（Ag）是一种有吸引力的二氧化碳（CO₂）转化为一氧化碳（CO）的催化剂。然而，较高的CO₂活化势垒和析氢副反应严重限制了其实际应用和工业前景。

近日，中南大学刘敏特聘教授，傅俊伟特聘副教授，慕尼黑大学Emiliano Cortés首次以商用氧化铝为模板，采用真空热蒸发法制备了不同尖端曲率的有序Ag纳米针阵列。

文章要点

1）有限元模拟结果表明，针尖曲率越大，针尖局部电场强度越强。高曲率样品（Ag-900D NNAs）的局域电场强度为5.92×10⁷ V m⁻¹，是低曲率样品(1.57×10⁷ V m−1)的3.7倍。

2）密度泛函理论(DFT)计算证实，Ag表面的强局部电场不仅大大降低了CO₂还原反应（CO₂转化为*COOH）的热力学反应能垒，而且增加了析氢副反应（HER）的能垒。此外，接触角和原位拉曼测试表明，在电催化过程中，高曲率Ag

纳米针表面是一个疏水界面。这种阵列结构赋予了表面/界面疏水性，可以调节H₂O分子的吸附，从而动态地抑制HER。综上所述，Ag纳米针阵列结构可以实现对HER的热力学和动力学抑制，提高CO₂还原性能。

3）结果表明，优化的高曲率Ag纳米针阵列(Ag-900DNAs)在−1.0V时，CO的法拉第效率(FE)为91.4%，超过700 min。因此，这项工作为制备纳米针阵列结构提供了新的策略，并阐明了结构诱导效应对其用于电催化CO₂RR的影响。

参考文献

Qin Chen, et al, Ordered Ag Nanoneedle Arrays with Enhanced Electrocatalytic CO₂ Reduction via Structure-Induced Inhibition of Hydrogen Evolution, Nano Lett., 2022

DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01853

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.2c01853