Cu-Sn体系是一类典型的CO2电还原反应（CO2ER）催化剂，通过调节Cu-Sn催化剂中金属的氧化态和异质结构组成，可调节催化剂表面与反应中间体的结合能，从而实现对产物选择性的调控。目前，文献中报道的Cu-Sn催化剂多对C1产物（如CO或甲酸盐）选择性较高，尚无高选择性C2产物的报道。 近日，青岛科技大学与中国科学院上海硅酸盐研究所、中国石油大学（华东）、美国爱荷华州立大学、中国科学院大连化学物理研究所合作，首次报道了电化学原位重构的CuO/SnO2异质结构调节CO2电还原反应的C1/C2选择性，尤其是电化学原位重构的富氧缺陷Cu/SnO2-x异质结构对C2产物乙醇具有高达39.8%的选择性。 要点1：明确CuO/SnO2的电化学原位重构历程（图1）。利用一系列原位及非原位谱学和显微表征手段明晰了CuO/SnO2在不同电极电势下的结构重构。证据表明，随施加于CuO/SnO2电极上的电位逐渐负移，氧化物异质结构中的氧空位逐渐增多；在-0.85 VRHE电位下，CuO/SnO2重构为Cu2O/SnO2；在-1.05 VRHE电位下，CuO/SnO2重构为Cu/SnO2-x。
图1 CuO/SnO2催化剂结构电化学原位重构历程 要点2：CO2电还原反应产物选择性的结构依赖性（图2）。电化学原位重构出的Cu2O/SnO2异质结构对C1产物甲酸盐具有较高的选择性（法拉第效率为54.8%），而电化学原位重构出的Cu/SnO2-x异质结构对C2产物乙醇具有较高的选择性（法拉第效率为39.8%）。 图2 CO2电还原反应产物选择性的结构依赖性 要点3：深入理解C2产物乙醇高选择性的催化机理（图3）。CO2ER原位电化学拉曼光谱结合DFT理论计算表明，*COOH和*CHOCO反应中间体在Cu/SnO2-x界面协同吸附，即，*COOH和*CHOCO通过C和O原子在Cu/SnO2-x界面处的共吸附于催化剂表面，这种协同吸附有利于*CO的形成，降低C-C偶联的能垒，从而对乙醇具有更高的选择性。 图3 Cu/SnO2-x异质结构催化剂C2产物乙醇高选择性的催化机理 该工作彰显了电催化反应中催化剂结构重构对反应活性和选择性的重要影响，同时为调控电化学反应产物选择性提供了一种简单的电化学策略。 论文信息 Tuning C1/C2 Selectivity of CO2 Electrochemical Reduction over in-Situ Evolved CuO/SnO2 Heterostructure Min Wang, Huimin Chen, Min Wang, Jinxiu Wang, Dr. Yongxiao Tuo, Prof. Wenzhen Li, Shanshan Zhou, Linghui Kong, Prof. Guangbo Liu, Prof. Luhua Jiang, Guoxiong Wang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202306456
