背景
液態多碳產品，如乙醇、丙醇等，由於其能量密度高、儲運方便等特點，在工業領域有著廣泛的應用。 將二氧化碳高效電化學轉化為液態多碳產品對於減少二氧化碳排放和實現可再生能源儲存至關重要。 然而，儘管具有高效的CO2電化學轉化潛力，但由於C-C偶聯步驟的動力學緩慢，反應過程中會形成複雜的含氧中間體，Cu基電催化劑往往面臨催化活性不足和產物選擇性差的問題。 一般來說，乙醇的區域性電流密度不超過200 mA·cm-2，這限制了其在實際應用中的可行性。 解決這一問題的一種有前途的方法是通過表面改性來調節催化劑的電子結構，以調節關鍵中間體的吸附效能。
因此，製備鹵素改性催化劑可能是進一步提高CO2電還原催化效能生產液態多碳產物的理想途徑。 然而，在目前的研究工作中，液態多碳產物的催化效能尚未達到令人滿意的水平，鹵素改性引起的形貌演變使反應過程更加複雜。 因此，仍需進一步研究鹵素改性方法對液體產物形成的調控作用。
結果簡介
本研究開發了一種鹵素改性銅基催化劑，可高效地將二氧化碳轉化為液態多碳產物。 採用簡單的超聲處理方法對Cu2O奈米顆粒進行了多種鹵素改性，結果表明，鹵素改性樣品的催化效能顯著提高。 其中，氯改性Cu-Cl樣品為-074 v（vs.RHE）達到最高的乙醇法拉第效率262%，其部分電流密度高達3432 ma·cm-2。
密度泛函理論（DFT）計算表明，Cl修飾Cu表面的析氫反應（HER）受到顯著抑制，CO2與Cu之間的相互作用增強，顯著促進了CO2分子的吸附和活化。 此外，在Cl修飾的Cu表面上，C-C偶聯過程的能壘降低了032 EV時，在乙醇生成的後續步驟中，CL改性下中間體的自由能較低，表明CL改性有助於促進乙醇生成。 本工作通過表面改性調控關鍵中間體的吸附效能，為提高CO2的催化活性提供了新的實驗基礎。
**導讀
圖1（A） Cu2O樣品的SEM圖;Cu-Cl樣品的（B）SEM、（C）TEM和（D）HRTEM影象;（E-H） Cu-Cl 樣品的 EDS 光譜。
圖2（A） Cu2O樣品和Cu-Cl樣品的XRD曲線;Cu-Cl樣品的（B）Cu 2p和（C） Cl 2P高解像度XPS譜圖。
圖3電化學效能測試：（a） Cu-Cl樣品在不同電位下的法拉第效率圖;（b） 不同樣品的總電流密度與電位的關係圖;（c） 不同電位下不同樣品的乙醇法拉第效率圖（d）不同樣品的乙醇部分電流密度和電位圖。
圖4（a） 液態C2+FeCo比值與電位的關係圖;（b） 這項工作的催化效能與以前報道的CO2還原為乙醇的比較。
圖5Cl改性Cu樣品上乙醇的形成機理：（A）Cu（111）和（B）Cl改性Cu（111）平面上CO2的微分電荷密度圖（c） Cu（111）表面和Cl修飾Cu（111）表面生成H2的自由能變化圖;（d） Cu（111）和Cl改性Cu（111）表面生成乙醇的自由能變化圖;（e） Cl改性Cu生成乙醇的可能反應機理圖。
關於作者
上海科技大學林柏麟課題組以能源或材料領域的一些重大問題為指導，結合計算化學和實驗化學，在金屬-有機基體反應的基礎上，開發了新的催化體系和方法，並對其機理進行了研究。 具體包括三個方向：1、開發基於二氧化碳電化學還原的人工光合作用系統，探索儲能減排新途徑;2、開發新型分子催化劑，利用二氧化碳作為可再生碳**，合成高附加值有機分子3、開發以二氧化碳為原料合成高分子新材料的催化新方法。
文章資訊
liu y, tang h, zhou y, et al. improved catalytic performance of co2 electrochemical reduction reaction towards ethanol on chlorine-modified cu-based electrocatalyst. nano research, 2023