01 研究背景
该文献主要研究了通过利用疏水性诱导的动电阻滞来促进二氧化碳（CO2）电还原为多碳产物的方法。研究背景在于铜（Cu）催化的电化学CO2还原反应（CO2RR）对于实际应用至关重要，但原始的Cu表面由于润湿性高，导致CO2的暴露量低，进而降低了多碳（C2+）产品的法拉第效率（FE）和电流密度。
为了解决这个问题，研究人员提出通过阳离子交换离聚物增加CO2的表面可用性，从而提高C2+产物的形成速率。然而，由于中间产物CO的快速形成和消耗，这种方法在提升反应动力学的同时，缩短了CO的停留时间，而*CO的吸附是决定C2+选择性的关键因素，因此所得的C2+FE仍然较低。
02 研究方法
在这篇文献中，作者们发现了季铵基官能化聚山梨醇酮离聚物的强疏水性可以导致反应界面的动电阻滞，这种非常规的动电效应极大地延长了CO在Cu上的停留时间。
通过动力学分析，他们发现随着CO和C2H4产生的Tafel斜率的增加，C2+FE得到了极大的改善。
此外，疏水性与CO覆盖率变化对阴极电位的敏感性之间存在负相关，这进一步证实了由于强的表面疏水性而存在的电动阻滞效应。
03 图文导读
图1. 通过电动力学延迟增强 C2+ 选择性的示意图。(a) 快速电动力学降低了 C-C 耦合概率。(b) 电动力学延迟提高了 C-C 键形成的可能性。灰色、绿色和橙色球体分别代表 C、O 和 Cu 原子。
图2. 使用纯水电解质的三电极零间隙反应器中的电催化选择性和动力学。(a-c) 在 D18-、D35- 和 D72-Cu 上的水滴的静态接触角。(d-f) 在 D18-、D35- 和 D72-Cu 上的产物 FE。(g-i) 在 D18-、D35 和 D72-Cu 上的H2、CO 和 C2H4 生成的 Tafel 分析。
图3.Operando ATR-SEIRAS 和DFT 研究。(a-c) 在 D18-、D35- 和 D72-Cu 上的ATR-SEIRAS 结果；从 4000 到 1000 cm-1。(d) *CO 覆盖率变化对测试电位的响应分析。(e) 在不同H2O分子数的表面上的*CO吸附。插图：白色、灰色、红色和铜红色球体分别代表 H、C、O 和 Cu 原子。
图4. 优化的 CO2RR 性能。(a) 在使用 0.1 M KHCO3 的零间隙电解槽中，D18-Cu 上的 C2H4 和 C2+产物的部分电流密度。(b-e) 在使用 0.1 M KHCO3阳极电解液的纯水电解槽中，D18- 和 D72-Cu 上的 H2、CO、C2H4和 C2+ FE 比较。(f) 在 0.1 M KHCO3 供给的零间隙电解槽中，D18-Cu在 200 mA cm-2 下的稳定性。
04 结论
实验结果显示，在223mA/cm^2的部分电流密度下，强疏水性Cu电极表现出约90%的C2+法拉第效率（FE），这是裸露或亲水性Cu表面的两倍多。
这一发现为提升CO2RR的C2+产物选择性提供了新的策略。
05意义
文章强调了疏水性在Cu基催化剂电还原CO2过程中的重要作用，并指出这为实现高能量密度的C2产物提供了一种有前景的调整选择性的方法。
这一研究成果不仅为CO2的电化学还原提供了新的思路，也为应对全球气候变化和存储可再生能源提供了可行的途径。
综上，文章通过引入疏水性的概念，成功实现了对CO2电还原过程中*CO停留时间的延长，从而提高了C2+产物的法拉第效率。这一研究成果对于推动CO2的电化学还原技术的发展和应用具有重要意义。
