納米線具有優異的光學性質、電學性質、化學性質，因此成為重要的1D納米材料。其中Cu納米線在電催化還原CO2RR反應制備高附加值化學燃料具有應用前景。雖然人們發現Cu納米線在CO2RR電催化反應過后發生形貌改變，但是對于Cu納米線的結構變化過程以及Cu位點的性質并不特別清楚，因此需要人們發展多模式原位時間納米分辨率的表征技術。
有鑒于此，加州大學伯克利分校楊培東院士、Yao Yang、萊斯大學韓亦沫教授等報道30 nm直徑的1D Cu納米線（這種納米線的內部為5重Cu孿晶為核心，外部為4 nm Cu2O）。
本文要點
（1）
新制備Cu@Cu2O納米線的電化學性能進行研究。通過原位電化學液體池掃描隧道顯微鏡表征技術發現，Cu@Cu2O納米線的表面Cu2O發生電化學還原，生成結構扭曲的海綿類似結構金屬Cu外殼（Cu@CuS NWs）。Cu@CuS NWs隨后進一步發生CO驅動的Cu移動，導致Cu@CuS NWs轉變為Cu多晶金屬納米顆粒。
（2）
原位液相電化學4D STEM測試表征和機器學習技術結合說明Cu納米經歷的邊界具有復雜的結構特點。通過同步輻射高能量XAS表征明確說明Cu@Cu2O受到電化學還原生成金屬態的Cu，之后再電化學反應暴露空氣氣氛后表面的Cu重新部分氧化。這項研究結果說明Cu納米線的結構變化過程中能夠形成不同的金屬Cu納米結構，有助于理解CO2RR的真實催化活性位點。
參考文獻
Yao Yang*, Chuqiao Shi, Julian Feijóo, Jianbo Jin, Chubai Chen, Yimo Han*, and Peidong Yang*, Dynamic Evolution of Copper Nanowires during CO2 Reduction Probed by Operando Electrochemical 4D-STEM and X-ray Spectroscopy, J. Am. Chem. Soc. 2024
DOI: 10.1021/jacs.4c06480
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c06480
