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随着对化石燃料的过度使用，引发气候变化、污染和能源安全等问题，因此开发高效电催化CO2还原反应以满足可持续社会发展的需求具有重要意义。高活性、高选择性、高导电性和长期稳定性是优异电催化剂的重要特征。其中，催化剂的使用寿命是实际应用的关键参数。值得注意的是，在反应过程中，表面活性位点通常会逐渐失活，这是电催化长期反应中普遍存在的问题。 Cu基电催化剂在制备多碳（C2+）产物方面表现出独特的优势。一些实验和理论计算也表明Cu1+和Cu0 (Cuδ+位点：0<δ<2) 的共存更适合吸附*CO，促进*CO二聚，以及C-C键形成。但在常规的恒电位电解过程中Cu1+组分易被还原，导致催化活性难以长期保持稳定。近日，中科院化学所韩布兴院士、孙晓甫研究员和化学与精细化工广东省实验室柳守杰博士提出了一种“电催化剂原位周期性再生（PR-C）”策略，通过在含卤化物的电解液中周期性地施加短时间的正电位脉冲，原位再生高活性的卤化物衍生铜催化剂，以保证CO2电还原制备C2+产物反应高效高稳定地进行。
如图，在不同反应路径中，路径1（在含有卤素的电解液中进行脉冲电解；PR-C策略）表现出最高的C2+产物法拉第效率 (81.2%) 和电流密度 (22.6 mA cm-2)。 研究发现，这是由于在路径1反应过程中，每一次短暂的阳极脉冲电解都会生成CuI，在还原电位下衍生为ID-Cu。衍生的ID-Cu主要组分为金属Cu和Cu2O，并且Cu、I、O元素在催化剂中均一分布。 结合理论计算表明，这种ID-Cu具备更高的CO2→C2+活性，更易促进C-C偶联，从而促进C2+产物的生成。然而ID-Cu中Cu+组分在还原电位下会被逐渐还原，导致CO2→C2+性能逐渐衰减。但在路径1（PR-C策略）中却可以维持高的催化活性。 进一步通过半原位XPS，原位XES，原位XAFS，原位拉曼等手段证实了在PR-C策略下可以实现高活性催化剂ID-Cu的原位再生，周期性地恢复Cu的表面结构和氧化态，从而保证催化剂表现出高的催化活性和稳定性。该工作为高效高稳定地电催化CO2还原生成C2+产物提供了一种有效的方法，同时也有望应用于其他电催化反应。 论文信息 In Situ Periodic Regeneration of Catalyst during CO2 Electroreduction to C2+ Products Dr. Liang Xu,Xiaodong Ma,Limin Wu,Xingxing Tan,Xinning Song,Prof. Dr. Qinggong Zhu,Dr. Chunjun Chen,Prof. Dr. Qingli Qian,Dr. Zhimin Liu,Prof. Dr. Xiaofu Sun,Dr. Shoujie Liu,Prof. Dr. Buxing Han Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202210375
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