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利用铜（Cu）基催化剂的电化学乙炔还原（EAR）是一种环保、经济的乙烯生产和净化方法，但Cu基催化剂会遇到C-C偶联和其他副反应引起的产物选择性问题。
基于此，
中国科学院理化技术研究所张铁锐研究员等人
报道了使用二次金属来修饰Cu基催化剂，并确定了Cd修饰特别有效。在5 vol.%的乙炔气体中，Cd修饰的乙烯法拉第效率（FE）高达98.38%，C-C偶联反应得到良好抑制（在-0.5 V时，丁二烯FE为0.06%）。需注意，在长时间的稳定性试验中，粗乙烯进料的乙烯选择性达到99.99%。
通过DFT计算，作者研究了两种模型在Cu表面上H
2
O解离的反应势垒和H*结合的吉布斯自由能（|ΔG
H*
|）。
Cu(200)/Cd(100)比Cu(200)表现出更强的H
2
O吸附能力，Cd修饰导致H
2
O解离成H*和OH*的势垒从Cu(200)的0.99 eV降低到Cu(200)/Cd(100)的0.58 eV。
缓慢的H*结合动力学，使得Cu-Cd/Zr(OH)
4
催化剂上的HER受到抑制，因此丰富的H*可参与C
2
H
2
的半加氢反应，从而生成更多的C
2
H
4
。
对于Cu(200)/Cd(100)和Cu(200)两种模型，CH
2
CH
2
*途径均优于CH
3
CH*途径，由于C
2
H
4
解吸的势垒相对较小，CH
2
CH
2
*释放C
2
H
6
的过加氢反应受到较好的抑制。
C
2
H
2
在Cu(200)/Cd(100)上的第一个加氢步骤是EAR中的速率决定步骤，而CH
2
CH*在Cu(200)/Cd(100)上的偶联势垒远高于Cu(200)上的偶联势垒，表明其偶联副反应被明显抑制。
结果表明，Cd修饰不仅优化了Cu的电子结构，促进了Cu表面H
2
O的解理，使得更多的H*参与到C
2
H
2
加氢反应中，而且导致C-C偶联的势垒显著增加，从而抑制了C
4
副产物的形成。
Highly selective acetylene-to-ethylene electroreduction over Cd-decorated Cu catalyst with efficiently inhibited carbon-carbon coupling.
Angew. Chem. Int. Ed.,
2024
, DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202400122.
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