金沙贵宾厅-优惠大厅坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院金沙贵宾厅-优惠大厅为依托... 更多简介 +
近日，金沙贵宾厅-优惠大厅王辉研究员课题组依托稳态强磁场实验装置（SHMFF）的核磁共振谱仪，利用溶剂自碳化还原策略成功制备碳包覆空心氧化亚铜高效催化剂，在电催化二氧化碳还原反应（CO2RR）制备多碳（C2+）产物上取得新进展，相关研究成果发表在Advanced Functional Materials上。
近年来，二氧化碳（CO2）的过量排放已成为全球关注的焦点。在此背景下，通过CO2RR将CO2转换为化学品和燃料，不仅有助于缓解环境问题，还能助力实现“双碳”目标。尽管科研人员在CO2RR生成一氧化碳（CO）和甲酸（HCOOH）等单碳（C1）产物方面取得了显著进展，但相较于这些产物，C2+产物因具有更高的能量密度和更大的经济价值而备受关注。
然而，当前CO2RR在制备C2+产物方面的效率仍然较低，与实际工业应用的需求尚有较大差距。因此，开发能够高效催化CO2RR并显著提升对C2+产物选择性的催化剂具有重要意义。
基于此，王辉课题组采用溶剂自碳化还原策略，成功制备出一种氮掺杂碳壳保护的中空氧化亚铜（H-Cu2O@C/N）纳米反应器。这一纳米反应器在空间限域效应的作用下，增强了局部催化剂表面的中间体（*CO）的覆盖度，从而有效加速了C-C偶联反应并促进了C2+产物的生成。
在膜电极组合（MEA）电解槽的实际应用中，H-Cu2O@C/N展现出75.9%的C2+法拉第效率，并实现了248.8 mA cm−2的部分电流密度，这证明了我们的催化剂在CO2RR中的高效性。
为了进一步理解这一催化过程，研究团队结合密度泛函理论和原位表征技术进行了深入研究。这些研究结果证实，通过溶剂自碳化还原策略制备的C/N包裹层，可以有效保护Cu+活性物种，确保其催化稳定性。这项工作为优化催化剂结构，实现高选择性CO2RR制备C2+产物提供了一种高效且可行的途径。
该研究工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省杰出青年科学基金、中国科学院合肥大科学中心协同创新培育计划、合肥物质院院长基金拔尖培育计划、合肥物质院博士后院长基金、安徽省博士后科研资助基金、强磁场安徽省实验室方向基金等项目的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202312719
图 1. H-Cu2O@C/N的合成示意图和表征。
图 2. 在MEA电解槽中测量的H-Cu2O@C/N和S-Cu2O@C/N的CO2RR性能。
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