张兴磊教授AEM：空气-水微界面上CO2加氢生成甲酸

微滴的外围表现出不寻常的物理性质，在散装溶液中观察不到。基于此，东华理工大学张兴磊教授等人报道了微水滴中的OH⁻可以自发地给电子给甲酸（FA），可能是由微水滴界面处或附近的强电场驱动的。

更重要的是，微滴中的Cu离子有助于FA产量增加4000倍。作者首次证明，在不使用任何添加剂的情况下，在环境条件下水微滴可以捕获CO₂并将其还原为甲酸盐，表明水微滴可能在生命起源以前的时代为非生物还原反应提供了反应器，以非酶生产能力从大气中的CO₂合成有机分子。

通过密度泛函理论（DFT）计算，作者对各步骤的ΔG值进行理论预测。在微界面处，[(phen)Cu]²⁺与NO₃⁻结合形成Cu配合物[(phen)CuNO₃]⁺，是一个容易实现的过程。[(Phen)CuI]⁺能与H⁺和OH^–失去的电子快速结合生成[(Phen)CuH]^+•。氢化铜[(phen)CuH]^+•具有一定的活性，可将CO₂插入到Cu-H键中形成甲酸[(phen)CuOCOH]^+•。

同位素标记实验证实，¹³CO₂被转化为甲酸盐[(phen)CuO¹³COH]^+•，即一旦生成[(phen)CuH]^+•，很容易转化为[(phen)CuOCOH]^+•，然后[(phen)CuOCOH]^+•通过损失的HCO₂⁻转移为[phenCu]²⁺。计算结果表明，本文提出的络合物[(phen)CuOCOH]^+•的形成途径与实验观察结果吻合较好。

Spontaneously Generated Electrons for CO₂ Hydrogenation to Formate at the Microinterface of Air-Water. Adv. Energy Mater., 2023, DOI: 10.1002/aenm.202303121.

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张兴磊教授AEM：空气-水微界面上CO2加氢生成甲酸

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