可再生能源驱动的电催化二氧化碳还原反应（CO₂RR）是一种可持续的清洁能源存储并将CO₂转化为有价值的化学品和燃料的方法。当前，高附加值的C₂₊产物的法拉第效率（FE）在Cu基催化剂上可达80%，但高效制备具有相近理论电位的C₂H₄或C₂H₅OH单一产物调控上仍面临较大挑战。

近日，太原理工大学李晋平教授团队赵强教授课题组与怀柔实验室山西研究院孙予罕研究员合作，提出了一种通过调控铜（Cu）缺陷位点实现二氧化碳还原反应（CO₂RR）选择性生成乙烯（C₂H₄）或乙醇（C₂H₅OH）的新方法。该研究攻克了二氧化碳选择性还原为这两种重要化学品的难题。

通过控制CuO快速和缓慢还原，分别制备了富含中等配位晶界缺陷的Cu（Cu-1）和富含低配位缺陷位点的非晶Cu（Cu-3），在决定产物选择性方面发挥了关键作用，Cu缺陷位点与CO₂RR反应中的重要中间体的相互作用，显著影响了乙烯或乙醇的生成。富含晶界的Cu-1表现出较弱的*OH和CH₂CHO*吸附，促进了CH₂CHO*在β-C位点上加氢反应，从而选择性地生成乙醇。富含低配位缺陷位点的Cu-3表现出较强的*OH吸附，进一步导致了CH₂CHO*的强吸附，促进了C-O键的断裂，最终生成乙烯。

在膜电极组件（MEA）中测试发现，Cu-1在2.2 V，100 mA cm^-2的C₂H₅OH 法拉第效率高达56.1±8.7%，获得了高达29.0%的C₂H₅OH全电池能量效率；Cu-3在2.98 V，500 mA cm^-2获得了高达66.2±2.2%的C₂H₄法拉第效率和25.6%的C₂H₄全电池能量效率。此外，在25 cm² MEA配置下，Cu-3在12.5 A的电流下展现出63.4±1.5%的C₂H₄法拉第效率，标志着电化学CO₂转化技术的显著进展。

这一研究为铜缺陷位点在控制*OH吸附并选择性生产乙烯和乙醇方面提供了重要的理论依据，推动了CO₂还原技术的高效可持续发展。

Selective Electrochemical CO₂ Reduction to Ethylene or Ethanol via Tuning *OH Adsorption

Dr. Dazhong Zhong, Qiang Fang, Runxin Du, Yaxin Jin, Dr. Chen Peng, Dongfang Cheng, Dr. Tan Li, Tao Zhao, Prof. Dr. Sheng Zhang, Prof. Dr. Yao Zheng, Prof. Dr. Qiang Zhao, Prof. Dr. Yuhan Sun, Prof. Dr. Jinping Li

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202501773