ACS Catalysis：电化学CO2还原为乙烯和乙醇的综合机理：水-Cu(100)界面模型的溶剂效应

近日，泰国国家科学技术发展局（NSTDA）Pussana Hirunsit（通讯作者）等人报道了他们利用密度泛函理论（DFT）在显式溶剂模型下模拟了CO₂在Cu(100)表面电还原乙烯和乙醇的反应机理。

综合机制包括所有可能的途径，这些途径是通过考虑溶剂-中间相互作用、水动力学引起的结构能量变化以及显式溶剂模型中不保证的全局最小结构而建立的，从而产生了一些有利的替代途径。

由于乙烯和乙醇在Cu(100)表面分布的相似性以及CO₂电还原和CO电还原获得的过电位，该研究排除了CO₂转化为CO还原步骤，提出的机理从CO吸附步骤开始。结果表明，*CO-*CO耦合是动力学上最受欢迎的耦合类型。

然而，当*CO浓度增加时，C-C耦合步骤可以改变为*CO-*CHO或*CO-*COH耦合，并且在动力学上受到更大的抑制。C-O键的离解很重要，因为其可以分离通向乙烯的路径，并且发现它在碳原子与氧原子结合的中间体中被充分氢化。

在中间体（*CH₂CH₂OH）中，C-O键的断裂是可行的，可能对调节对乙烯或乙醇的选择性产生重大挑战。乙烯和乙醇路径的分叉发生在质子化的后期，并且确定了分离路径的关键中间体。

此外，该工作提供了水如何影响碳-碳耦合的能垒、碳-氧键解离以及关键中间体的稳定性的理论见解。这一结果提供了一个综合的机理，为调节乙烯和乙醇的选择性提供了指导，并深入了解了溶剂对CO₂电还原反应中间产物的影响。

Comprehensive Mechanism of CO₂ Electroreduction toward Ethylene and Ethanol: The Solvent Effect from Explicit Water-Cu(100) Interface Models. ACS Catal., 2021, DOI: 10.1021/acscatal.1c01486.

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c01486.

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ACS Catalysis：电化学CO2还原为乙烯和乙醇的综合机理：水-Cu(100)界面模型的溶剂效应

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