此外，还从单原子催化剂、界面工程、金属有机框架和聚合物掺入材料这四个关键角度讨论了调整铜相互作用的方法，这为C2+产物的选择性提供了新的见解。最后，概述了主要挑战，并提出了为稳健的CO2RR合理设计催化剂的潜在前景。将催化设计与机理理解相结合，是推动CO2RR技术迈向工业应用前景的一步。
01 反应机制与路径
CO2RR转化为C2+产物的过程涉及多个电子转移和竞争反应，如氢析出反应（HER）。在铜基电催化剂上，C-C键的形成是关键步骤。研究者们对可能的反应路径进行了深入探讨，特别是关于C-C键形成的机制。这些机制包括CO二聚化、CO与CO2的耦合等，而具体的路径则取决于电催化剂的结构和表面性质。
02 铜基电催化剂的策略
为了提高C2+产物的选择性和产率，研究者们采用了多种策略来设计铜基电催化剂。其中，调制C-C耦合的中间体是关键。这包括调整催化剂的晶相、形貌、尺寸以及表面修饰等。例如，通过控制催化剂的氧化状态，可以实现Cu+和Cu0的共存，从而提高C2+产物的产率。此外，利用氧化还原策略在Cu纳米晶体表面诱导应变，也可以显著增强对C2+产物的选择性。
03 催化剂的稳定性与活性
尽管铜基电催化剂在CO2RR中展现出了良好的C2+产物选择性，但其稳定性和活性仍需进一步提高。研究者们发现，催化剂的表面重构、积碳以及电解质的腐蚀等问题都会影响其性能。因此，开发具有高稳定性和活性的铜基电催化剂是当前研究的重点。
04 原位技术与机理阐明
为了深入理解CO2RR在铜基电催化剂上的机理，研究者们采用了多种原位技术，如原位拉曼光谱、红外光谱、X射线吸收光谱等。这些技术不仅可以实时监测反应过程中催化剂表面的变化，还可以揭示反应中间体的结构和性质。通过结合理论计算和实验数据，研究者们对C-C耦合的机理有了更深入的认识。
05 图文导读
06 进展与挑战
近年来，在铜基电催化剂的设计和优化方面取得了显著进展。例如，通过精确控制催化剂的纳米结构和表面性质，可以实现C2+产物的高选择性和高产率。然而，仍面临一些挑战，如催化剂的稳定性、活性以及大规模应用等。此外，对C-C耦合机理的深入理解也有助于指导更高效催化剂的设计。
07 未来展望
未来，研究者们将继续致力于开发具有更高选择性和活性的铜基电催化剂，以实现CO2的高效转化。同时，也将关注催化剂的稳定性和长期运行性能，以满足实际应用的需求。
此外，结合先进的原位技术和理论计算，将进一步揭示CO2RR在铜基电催化剂上的机理，为催化剂的设计和优化提供更有力的支持。
综上，使用铜基电催化剂将CO2电化学还原为C2+产物是当前研究的热点之一。通过深入探索反应机制、优化催化剂设计以及提高稳定性和活性等方面的研究，有望实现CO2的高效转化和利用。
本文由氢能科研助手提供.
