天大Nano Energy：探究Cu2O纳米立方体电催化剂的结构演变

铜（Cu）基电催化剂是一类电化学还原CO₂过程中产生C₂₊化学品和燃料的独特催化剂，但是目前Cu基电催化剂的稳定性在很大程度上阻碍了其实际应用。基于此，天津大学罗浪里教授和陈星教授（共同通讯作者）等人报道了利用Cu₂O纳米立方作为模型催化剂，研究了Cu₂O纳米立方电催化剂不稳定性的起源和结构演化，并通过详细的电子显微镜分析和理论计算来跟踪。

通过DFT计算，作者评估了从Cu₂O表面衍生的“Cu-O-H”相的稳定性。通过选择性地用H原子取代Cu₂O中的Cu原子，形成了Cu-O-H结构。优化后的结构表明，还原后的Cu-O-H稳定在Cu₂O相之上，即Cu-O-H相是由表面化学环境诱导的初始还原。在区域II中，作者观察到Cu原子与表面分离，其原子结构不遵循Cu₂O基底的原子注册表，表明随着反应的进一步进行，新形成的“Cu-O-H”晶格与原有Cu₂O晶格之间的外延关系无法保持。

H₂或CO氧化还原的典型理论始于无氧相的形成和由化学物种诱导的表面重构，例如位于（3, 0; 1, 1）表面固有原子列底部的氧位点上H原子的优先吸附和Cu₂O七方体的形成。在CO₂RR电化学还原条件下，作者发现了一个独特的“Cu-O-H”相作为还原的第一步，很难仅仅是由原子重组引起的。此外，缺乏Cu的表面结构导致了氧化表面Cu纳米岛的形成，被认为是阶段I的关键特征。

Structural evolution of Cu₂O nanocube electrocatalysts for the CO₂ reduction reaction. Nano Energy, 2022, DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.108080.

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.108080.

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