​杨培东Nature Catalysis：探究串联CO2电还原中不对称C-C耦合机理

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本文报道了一种共还原实验，通过电抛光Cu箔来验证Cu表面对不对称*CH3-*CO偶联的催化能力。

​杨培东Nature Catalysis：探究串联CO2电还原中不对称C-C耦合机理
在CO2固定中，C-C耦合是生产多碳产品中碳骨架的关键步骤。其中Wood-Ljungdahl（WL）途径是一种有效的自然过程，微生物通过该过程将CO2转化为甲基和羰基，并将它们耦合在一起。然而，在无机CO2电还原中，这种不对称耦合机制很大程度上仍未得到探索。
基于此，美国加州大学伯克利分校杨培东院士（通讯作者）等人报道了一种共还原实验，通过电抛光Cu箔来验证Cu表面对不对称*CH3-*CO偶联的催化能力。
​杨培东Nature Catalysis：探究串联CO2电还原中不对称C-C耦合机理
为克服难以从光谱中确定中间产物的困难，作者通过外部提供CO和CH3I作为两个不同的中间源来确保中间产物的存在。*CO来自于CO气体的吸附，而*CH3则是由CH3I电化学生成。通过进一步用13C同位素标记CH3I，通过核磁共振波谱验证13C-12C的不对称耦合在技术上可行。
在电解CH3I过程中，作者发现即使在高极性的水电解质中，生成的一部分甲基也可以稳定在Cu表面。这些甲基可以参与C-C偶联反应，并与另一个*CH3或*CO偶联，在Cu表面生成多种多碳产品（C2H6、CH3CHO、C2H5OH、CH3COOH和(CH3)2CO）。
​杨培东Nature Catalysis：探究串联CO2电还原中不对称C-C耦合机理
在确定Cu的不对称偶联能力后，作者转向了用Cu-Ag纳米颗粒（NP）串联组装的更实用的CO2还原电催化。与WL途径类似，在串联系统中，Cu催化*CHx中间产物生成，Ag催化生成大部分*CO。
由于在动态电化学条件下直接量化Cu表面中间体的浓度是一项重大挑战，作者利用CH4和CO的生产速率作为催化微环境中*CHx和*CO中间体的可用性的代理。通过改变Cu-Ag比和应用电位可调节CH4和CO的生成速率。当CH4和CO的生成速率一致时，可以获得最大的多碳氧产物生成速率。
​杨培东Nature Catalysis：探究串联CO2电还原中不对称C-C耦合机理
Exploration of the bio-analogous asymmetric C-C coupling mechanism in tandem CO2 electroreduction. Nat. Catal., 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00844-w.
https://doi.org/10.1038/s41929-022-00844-w.

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