熊宇杰&吴正翠&盛天AM：V-Cu2Se NTs实现高效率和选择性CO2电还原为乙醇

通过CO₂电催化还原（CO₂ER）制取多碳（C₂₊）产物具有很高的商业价值，其效率和选择性受到广泛关注。流动电池是一种能极大提高转化效率但要求催化剂具有高导电性和透气性的装置结构，同时催化剂应能使反应路径向特定产物转化。

基于此，中国科学技术大学熊宇杰教授、安徽师范大学吴正翠教授和盛天博士（共同通讯作者）等人报道了具有层级结构的钒（V）掺杂Cu₂Se纳米管可以与流动电池完美兼，并实现了高效率和选择性的CO₂电还原为乙醇。

通过实验表征和密度泛函理论（DFT）计算表明，V⁴⁺离子的掺杂使Cu₂Se的活性位点多样化，改变了Cu₂Se的局部电荷分布，使反应中间体与活性位点的相互作用，以更有利于乙醇的生产。具体而言，独特的活性位点促进了桥*CO_B的形成，并进一步加氢生成*COH，随后的*COH和*CO_L的耦合最终生成乙醇。

实验结果表明，最佳Cu_1.22V_0.19Se纳米管在Cu泡沫上催化CO₂生成乙醇时，在-0.8 V下，法拉第效率（FE_C2H5OH）为70.5%，局部电流密度为-29.1 mA cm^-2，可在H-电池中保持138 h的长期稳定性。

更重要的是，催化剂的分层结构满足了流动电池的要求。在GDE上，当Cu_1.22V_0.19Se纳米管在-0.8 V下，在流动电池中实现了FE_C2H5OH为68.3%，局部电流密度为-207.9 mA cm^-2。该电催化材料在-0.7至-0.9 V范围内，在H-电池和流动电池中都具有超过55%的FEs_C2H5OH。该工作揭示了用于高效和选择性CO₂转化乙醇的流动电池运行的电催化材料的复杂设计。

V-Doped Cu₂Se Hierarchical Nanotubes Enabling Flow-Cell CO₂ Electroreduction to Ethanol with High Efficiency and Selectivity. Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202207691.

https://doi.org/10.1002/adma.202207691.

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