我?；瘜W(xué)與化工學(xué)院李晉平教授團(tuán)隊(duì)趙強(qiáng)教授課題組在電催化CO₂還原制備乙烯、乙醇以及酸性條件下的一氧化碳等產(chǎn)物方面取得突破，相繼在國際化學(xué)知名期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》以及催化領(lǐng)域知名期刊《Appl. Catal. B》上發(fā)表題為 “Selective Electrochemical CO₂ Reduction to Ethylene or Ethanol via Tuning *OH Adsorption”和“Engineering CuIn microenvironment for efficient acidic electrochemical CO₂ reduction to CO”的研究論文。

為增強(qiáng)銅基催化劑對(duì)單一C₂₊ 產(chǎn)物（乙烯/乙醇）的選擇性，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種通過調(diào)控銅缺陷位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì) *OH以及CH₂CHO*中間體吸附調(diào)控，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳還原選擇性生成乙烯或乙醇的新方法。富含中等配位晶界缺陷位點(diǎn)的Cu催化劑表現(xiàn)出較弱的*OH和CH₂CHO*吸附，促進(jìn)了CH₂CHO*在β-C位點(diǎn)上加氫，從而選擇性地生成乙醇，乙醇法拉第效率高達(dá)56.1±8.7%，乙醇全電池能量效率高達(dá)29.0%。富含低配位位點(diǎn)的Cu催化劑表現(xiàn)出較強(qiáng)的*OH吸附，從而具有較強(qiáng)的CH₂CHO*吸附，促進(jìn)了C-O鍵的斷裂生成乙烯，獲得了高達(dá)66.2±2.2%的乙烯法拉第效率和25.6%的乙烯全電池能量效率。論文通訊署名單位太原理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，我校李晉平教授、趙強(qiáng)教授和懷柔實(shí)驗(yàn)室山西研究院孫予罕研究員為論文的共同通訊作者，第一作者為化學(xué)與化工學(xué)院教師鐘達(dá)忠博士（ DOI：10.1002/anie.202501773）。

圖1. 催化劑結(jié)構(gòu)表征

堿性/中性電解液膜電極（MEA）反應(yīng)器中，CO₂易與OH-進(jìn)行反應(yīng)生成碳酸鹽，造成鹽析堵塞氣體擴(kuò)散電極且單程CO₂轉(zhuǎn)化效率低，CO₂-CO-C₂₊串聯(lián)CO₂還原是潛在的實(shí)現(xiàn)高效CO₂RR應(yīng)用的有效途徑。為提高酸性條件下CO產(chǎn)物的選擇性，研究團(tuán)隊(duì)提出利用銅基雙金屬（CuIn）氣凝膠材料豐富的納米級(jí)孔道網(wǎng)絡(luò)有效阻隔CO₂RR反應(yīng)本身產(chǎn)生的OH^-擴(kuò)散，由此形成的“界面局部堿性微環(huán)境”能有效抑制析氫副反應(yīng)。在酸性體系膜電極中，雙金屬多孔材料實(shí)現(xiàn)了99.1±0.3% 的CO法拉第效率，單程碳效率高達(dá)86%。論文通訊署名單位太原理工大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院，趙強(qiáng)教授和教師鐘達(dá)忠為共同通訊作者，博士研究生郎學(xué)磊為第一作者（ DOI：10.1016/j.apcatb.2025.125244）。

圖2.性能對(duì)比測試

研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金、中央引導(dǎo)地方科技發(fā)展資金以及山西省基礎(chǔ)研究計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。