我们在调制不对称铜位促进电催化CO2还原制备多碳产物的研究中取得进展，相关文章“Boosting Electrocatalytic CO2 Reduction to Multi-Carbon Products via Modulated Asymmetric Cu Sites”发表在Advanced Functional Materials.

1. 背景介绍

电催化二氧化碳还原反应（CO₂RR）生成高附加值的多碳产物（C₂₊）是实现CO₂资源化利用的有效途径，铜基催化剂因其独特的催化活性被广泛研究，然而，由于电子转移的复杂性以及*CO中间体二聚化缓慢的动力学及竞争性析氢与C₁路径，在高电流密度下C₂₊产物的法拉第效率仍难以满足实际需求。通过在Cu基体中引入第二种金属调控电子结构，能够有效增强CO₂还原产生C₂₊产物。Ag已被证明可以通过串联催化策略或表面合金化策略显著调节和改善铜基催化剂的催化性能。然而，Ag通常被用作第二理想的金属位，以加速CO₂到CO的转化，并增加C₂₊形成所需的*CO中间体的覆盖，而忽略了加入Ag原子对形成破坏对称的Cu位的作用。因此，Ag组分对Cu基双金属CO₂RR合金本证活性的关键影响尚不明确，这严重阻碍了对CO₂RR机理的理解和催化剂的合理设计。

2、成果简介

本文作者通过制备单原子银掺杂铜纳米片催化剂（CuAg_x% NSs）提升CO₂还原为C₂₊产物的性能。结合理论计算和原位研究结果，发现单个Ag原子引入后诱导的不对称Cu位可以维持较低的*CO吸附能垒，同时显著降低C-C偶联能垒，增强了*CO和*OCCO中间体的覆盖。结果表明，在300和500 mA cm⁻²条件下，CuAg_0.123% NSs对C₂₊的选择性显著，其法拉第效率（FE）分别为77.5%和71.3%。这项工作强调了不对称Cu位点对基于Ag掺杂效应调节*CO吸附的重要性，并为设计高效的C₂₊选择性催化位点提供了新的途径。

3、图文导读

图1. DFT理论计算

理论计算研究发现，相比于Cu（111）及3[Ag]Cu表面，1[Ag]Cu表面能够更好的稳定*CO吸附能垒，同时显著降低C-C偶联能垒，促进C₂₊产物的生成。

图2. CuAg_0.123% NSs催化剂制备及表征

该研究通过离子交换法制备了单原子Ag掺杂的Cu纳米片催化剂，通过球差校正电镜及同步辐射等表征数据证明了单原子Ag在Cu纳米片催化剂表面的成功掺杂，以及不同Ag含量的调控。

图3. CuAg_x% NSs催化剂的CO₂RR性能测试

对一系列不同的CuAg_x% NSs催化剂的CO₂RR性能进行测试。结果显示，CuAg_0.123% NSs催化剂在较高的电流密度条件下表现出较高的多碳产物产率，且展现出了较好的稳定性。其性能与掺杂含量与已报道的同类型材料相比，具有明显的优势。

图4. 原位光谱表征及分析

为了进一步研究其催化机理，本文测试了三种不同催化剂的原位红外光谱。结果显示，CuAg_0.123% NSs催化剂表面具有更高的*CO与*OCCO的峰面积，证明单原子Ag的掺杂提升了表面*CO与*OCCO的覆盖度，从而促进多碳产物的生成。结论与理论计算的结果相一致。

最后，作者进行了总结与展望。本文通过调制不对称铜位点促进电催化CO2还原制备多碳产物。DFT计算表明，单原子Ag掺杂可以诱导形成不对称Cu位，降低*CO的吸附能，进一步促进*CO+*CO的偶联过程。原位红外结果证实了CuAg_0.123% NSs中不对称Cu位点在促进*CO中间体形成和进一步*CO二聚化方面的关键作用，从而促进了C₂₊产物的生成。结果表明，在500 mA cm⁻²下，CuAg_0.123% NSs具有71.3%的高FEC₂₊。更重要的是，在工业级电流密度为300 mA cm⁻²的情况下，FEC₂₊达到77.5%，并实现的长时间稳定性。因此，本项工作为原子分散的Ag调节不对称Cu位点促进CO₂RR性能提供了新的见解。