​清华大学Small：La(OH)3改性Cu催化剂上具有高C2+选择性的安培级电流密度CO2还原

由电力驱动的二氧化碳还原反应（CO₂RR）可以将CO₂转化为高价值的多碳（C₂₊）产物。铜（Cu）基催化剂效率高，但在高电流密度下C₂₊选择性低。

基于此，清华大学刘碧录教授，余强敏副研究员（共同通讯作者）等人在Cu催化剂中引入La(OH)₃对其电子结构进行修饰，使其在安培级电流密度下有效地转化为C₂₊产物。在电流密度为1000 mA cm^-2时，La(OH)₃/Cu催化剂的C₂₊法拉第效率（FE_C2+）为71.2%，是纯Cu催化剂的2.2倍，并保持了8h的稳定性。

本文采用DFT方法研究了La(OH)₃/Cu和纯Cu催化剂对C₂₊产物生成的影响，其中*CO活化和随后的C-C偶联对于CO₂RR中C₂₊产物的形成是非常重要的。

首先，电荷密度差分图和Bader电荷分析证实了CO在La(OH)₃/Cu催化剂上的吸附增加。La(OH)₃改变了邻近Cu位点对*CO的亲和力，这是因为La(OH)₃/Cu中的Cu向*CO转移的电子数（0.51 e^–）比纯Cu（0.26 e^–）多。

*CO在表面吸附后，*CO氢化形成*COH，随后*CO-*COH偶联形成*OCCOH。La(OH)₃/Cu和纯Cu的决速步（RDS，*CO+*CO→*CO+*COH）势垒分别为0.54和1.15 eV。这些结果表明，La(OH)₃修饰改变了Cu催化剂上的电子分布，促进了*CO吸附、后续加氢、*CO-*COH偶联，从而提高了C₂₊的选择性。

Ampere-Level Current Density CO₂ Reduction with High C₂₊ Selectivity on La(OH)₃-Modified Cu Catalysts. Samll, 2023, DOI: 10.1002/smll.202308226.

https://doi.org/10.1002/smll.202308226.