Nat. Commun.: 分子掺杂，加速CO2向多碳产品电化学转化！

大气中较高的二氧化碳(CO₂ )水平推动了碳捕获、利用和储存(CCUS)技术的发展。电化学CO₂还原是将CO₂转化为碳氢化合物以实现碳循环的有效方式。

铜(Cu)可以有效催化CO₂电还原为多碳产品，为了提高其反应选择性以生产C₂和C₂₊，蒙彼利埃大学Damien Voiry团队通过使用芳香杂环(如噻二唑和三唑衍生物)调节Cu^δ+的氧化态来控制双金属Ag-Cu电极的表面氧化态，以加速CO₂向烃分子的转化。

通过俄歇和X射线吸收光谱(XAS)，研究人员发现使用芳香杂环官能团修饰Ag-Cu后，可以通过从金属表面提取电子从而形成Cu^δ+物种，进而对Cu表面形成掺杂。与原始的非官能化和烷基官能化电极相比，修饰电极显示出对C₂₊产物生产的反应速率和法拉第效率的明显改善。

具体而言，在0.5 M KHCO₃溶液中，-1.2 V_RHE下噻二唑(N₂SN)和三唑(N₃N)功能化电极上C₂₊的法拉第效率分别为57.3%和51.0%，是原始催化剂的3.1倍和2.8倍。

另外，Operando Raman和X射线吸收光谱(XAS)表明，由于铜表面的p掺杂(Cu^δ+(0<δ<1)的存在)，有利于形成具有顶部构象的吸附*CO，提高了*CO二聚化的可能性。

将功能化的电极组装到基于膜电极的电解槽中，催化剂为C₂₊产物提供80±1%的法拉第效率(FE)，为全电池提供20.3%的总C₂₊能量效率(EE)。更重要的是，在-4.55 V电池电压下，连续反应100小时后乙烯的法拉第效率平均为51%，电流约为1.6 A，表明该催化剂具有优异的稳定性。

Improved Electrochemical Conversion of CO₂ to Multicarbon Products by Using Molecular Doping. Nature Communications, 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-27456-5