从Cu-MOF材料出发工程化制备多价铜催化剂，以实现高性能的C2化合物电合成

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Engineering Multivalent Copper Catalysts From Cu-MOF Towards High-Performance C2 Electrosynthesis

Cu-MOF/CuxO/CF-40催化剂实现CO?高效电催化还原为C?化合物，总C?法拉第效率达91.8%，电流密度34.6 mA·cm-2。Cu-MOF框架稳定多价Cu物种（Cu2+1O和CuO），促进CO?吸附活化及C-C偶联中间体*OCCOH形成，提升C?选择性。

　　

摘要

电催化CO₂还原反应（ECO₂RR）是将CO₂转化为有价值化学品（尤其是C₂₊产物）的关键过程。然而，实现高选择性地生成C₂₊化学品仍然具有挑战性。在迄今为止研究的催化剂中，基于Cu的催化剂（其中包含多价Cu）被广泛用于这一过程。然而，对基于Cu的催化剂进行精确调控，特别是稳定多价Cu物种，仍然是提高C₂₊产物选择性的难点。在这项工作中，我们报道了一种高效的基于Cu的催化剂（命名为Cu-MOF/Cu_xO/CF-40），该催化剂包含在Cu箔（CF）上制备的Cu-对苯二甲酸（PTA）（Cu-MOF），以及主要由Cu-MOF衍生的Cu_xO（Cu₂₊₁O和CuO）。该催化剂在0.1 M KCl（H型电池）中，于-1.1 V（相对于RHE）的电位下，实现了高达91.8%的总C₂法拉第效率（FE_C2）和34.6 mA·cm^?2的总电流密度。具有多价Cu特性的Cu₂₊₁O和CuO物种能够吸附并活化CO₂，同时提高催化剂的导电性。Cu-MOF稳定了催化剂的多价特性和长期性能。原位ATR-FTIR和DFT计算表明，*OCCOH*是关键的C–C偶联中间体。这项工作为设计高效、稳定的基于Cu的催化剂提供了合理的策略，并展示了通过单一途径工程化多价Cu位点以实现选择性CO₂到C₂转化的方法。

图形摘要

多价Cu基催化剂Cu-MOF/Cu_xO/CF-40被开发用于ECO₂RR，在最佳条件下实现了超过90%的C₂产物产率。Cu-MOF框架有效地稳定了多价Cu物种（主要是Cu₂₊₁O和CuO形式），从而促进了C–C偶联并提高了C₂的生成量。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可向通讯作者提出合理请求后获得。