Controlling CuO Morphology for Cu⁰/Cu⁺ Interfaces — CO₂ Electroreduction
Journal: Advanced Functional Materials, 2026; 36: e26003 Authors: Weiren Chen, Xixiong Jin, Min Wang, Bohan Ai, Zixuan Wei, Guobao Jiang, Hongqi Shi, Lingxia Zhang Affiliation: Shanghai Institute of Ceramics, CAS DOI: 10.1002/adfm.202526003
Overview
通过 pH 导向策略精确调控 CuO 催化剂形貌（纳米棒 R-CuO、纳米片 S-CuO、纳米颗粒 P-CuO），在 CO₂ 电还原中实现高选择性 C₂₊ 产物生成。核心机制是 CuO 形貌决定了电化学还原过程中 Cu⁰/Cu⁺ 界面的丰度。
Key Findings
- R-CuO（纳米棒）实现 84.0% FE (C₂₊) @ 500 mA·cm⁻²
- XPS 显示 R-CuO 在 CO₂RR 后保留最丰富的表面 Cu⁺ (73.8%)
- 独特的”碎裂-团聚”重构过程形成丰富 Cu⁰/Cu⁺ 界面
- XAS: 低 Cu-Cu 配位数 (CN=8.71) + 高 Cu-O 配位 (CN=0.72) → 缺陷结构 + Cu⁺ 保留
- In situ 表征: Cu⁰/Cu⁺ 界面增强 OH⁻ 和 *CO 吸附，加速 *CO + *COH 的 C-C 偶联
Morphology Control Strategy
- NaOH 沉淀: Cu(OH)₂ 纳米线 → 热分解 → CuO 纳米棒 (R-CuO)
- NH₃·H₂O 沉淀: Cu(NH₃)₄²⁺ → CuO 纳米片 (S-CuO)
- HMTA 沉淀: Cu(HMTA)₄²⁺ 配合物 → CuO 纳米颗粒 (P-CuO)
Cross-references
- cu2o-facet-engineering — 相关晶面工程概念
- co2-electroreduction-cu-catalysts — Cu 基 CO₂RR 催化剂
- paper5-strain-cu2o-co2rr-ethylene — 应变 Cu₂O 通过提高 *CO 覆盖度促进 CO₂RR 制乙烯