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CO₂電解是一種具有前景的技術，可以減少CO₂排放，同時獲得高價值的多碳（C₂₊）產品。除了電催化劑在電化學CO₂RR的關鍵作用，反應的微環境是影響這些催化性能的另一個關鍵因素。

有鑒于此，華中科技大學夏寶玉教授、Fuqing Yu、西安交通大學肖春輝教授、陳圣華研究員等報道提出了一種具有重構氫鍵網絡的自組裝單層（SAM）用于形成三相界面，控制傳質和離子轉移/電子轉移。

本文要點：

（1）

這個目標是將氟化SAM（F-SAM）和硅氧烷在商用Cu催化劑上共組裝實現，將這個催化劑記作Cu@F-Si復合催化劑。分子動力學模擬（MDS，Molecular dynamics simulations）和界面物種的分析表明，F-SAM能夠促進CO₂傳質，硅氧烷的氫鍵網絡保持理想的H⁺/e^?轉移途徑。

（2）

通過與DFT理論計算進行結合，揭示了這種策略能夠優化*H/*CO覆蓋率，提高C₂₊產物選擇性。最終，Cu@F-Si催化劑得到502.5 mA cm^-2的優異電流密度，C₂₊法拉第效率（FE）超過85%，并且能夠在電流密度為≈300 mA cm^-2穩定運行超過100小時。這種界面工程策略為提高CO₂RR的效率提供了一種具有前景的方案，促進多相催化系統（multiphase catalytic systems）領域實現廣泛應用。

參考文獻

Yuantao Wei, Jianrui Zhang, Boyang Li, Fuqing Yu, Mengyang Li, Yang Wang, Tianxi He, Jiexin Zhu, Shenghua Chen, Yaqiong Su, Shujiang Ding, Chunhui Xiao, Bao Yu Xia, Self-Assembled Monolayer Interface with Reconstructed Hydrogen-Bond Network for Enhanced CO₂ Electroreduction, Adv. Mater. 2025

DOI: 10.1002/adma.202504515

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202504515