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电化学CO
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还原反应(CO
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RR)为生产高附加值的碳氢化合物和氧化物提供了一个可持续的方法。然而，活性中心在CO
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RR电化学过程中的不可控迁移限制了其同时获得高C
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选择性和稳定性的催化能力。近日，
中国科学技术大学熊宇杰
和
龙冉
等报告了一个简单而有效的合成策略，在合成的Cu-CuAlO
2
-Al
2
O
3
催化剂上通过界面CuAlO
2
物种来稳定高活性中心。
根据CuAlO
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的锚定效应，活性中心在电化学反应过程中不可控的迁移被抑制。性能测试结果表明，最优的Cu-CuAlO
2
-Al
2
O
3
(Cu/Al=3:1)催化剂对电化学CO
2
RR转化为C
2
产物的法拉第效率(FE)高达85.6%(FE
C2H4
>70%)，Cu-CuAlO
2
-Al
2
O
3
(Cu/Al=3:1)在-1.17 V
RHE
至-1.23 V
RHE
电压范围内连续运行超过300 h，C
2
产物的法拉第效率超过85%(FE
C2H4
超过71%)，性能优于已报道的大多数铜基催化剂。
研究人员采用从头算密度泛函分子动力学模拟，研究了在300 K和适当的平衡时间下加入一个电子后Cu-CuAlO
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-Al
2
O
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的稳定性:在Cu(100)、Cu(100)/CuAlO
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(001)和重组Cu(411)/CuAlO
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(001)模型中注入一个电子，完美地模拟了它们在电化学CO
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RR过程中的结构演变。
结果表明，Cu(411)/CuAlO
2
(001)复合结构中的Cu(100)表面比纯Cu(100)表面和Cu(100)/CuAlO
2
(001)表面更稳定，这与Cu-CuAlO
2
-Al
2
O
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在电化学CO
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RR下表现出良好稳定性相一致，突出了构建的界面CuAlO
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物种的重要性。总的来说，这种简单、高效的原位合成方法为设计和制备一种高选择性、超耐用的大规模电化学CO
2
RR催化剂提供了技术参考。
Identifying an Interfacial Stabilizer for Regeneration-Free 300 h Electrochemical CO
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Reduction to C
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Products. Journal of the American Chemical Society, 2022. DOI: 10.1021/jacs.2c11109
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