2022年9月20日，南京大学金钟团队在清华大学创办的学术期刊Nano Research Energy上发表题为“In-Situ Grown CuOx Nanowire Forest on Copper Foam: A 3D Hierarchical and Freestanding Electrocatalyst with Enhanced Carbonaceous Product Selectivity in CO₂ Reduction”的最新研究成果。

化石燃料的过度开采造成大量温室气体二氧化碳（CO₂）的排放，为实现碳中和，实现CO₂的高效明升手机转化与利用具有重要的战略意义。近年来，利用电催化反应将CO₂还原为高值含碳化合物引起了科研者的关注。然而，催化剂在CO₂电还原过程中面临着低活性、选择性和稳定性的问题。基于早期的研究工作，金属基材料在CO₂电还原转换成高附加值含碳化合物反应中表现出优异的催化性能。因此，发展高活性、高选择性的电催化剂，并兼顾高稳定性是实现长效CO₂转化与利用的关键问题。

针对以上问题，南京大学金钟教授课题组报道了在三维多孔泡沫铜上原位生长致密CuO_x“纳米森林”（CuO_x-NWF@Cu-F），它可以直接作为一种独立的和无粘合剂的工作电极，进行高效的电催化CO₂还原反应。通过表面重构对“纳米森林”的表面形貌和明升手机成分进行调节，使其具有较大的电明升手机活性表面积和丰富的Cu(+1)活性位点，从而实现将CO₂高效地转化成高附加值含碳化合物。所制备的高导电电极在0.1 M的KHCO₃电解质中，于-0.45 V vs. RHE的电压下，将CO₂分子转化成乙醇产物的法拉第效率可以提高至15.0%，同时总含碳化合物（FEC-total）的总法拉第效率可达到69.4%，从而有效地抑制了析氢副反应。另外，此催化剂在24小时的电还原反应中，其电流密度、形貌及成分组成均未发生明显变化，表现出良好的稳定性。CuO_x“纳米森林”作为高活性、高稳定的电极材料，为后续就调节催化剂的几何效应和电子结构，从而改善电催化CO₂还原性能提供了借鉴。

图1：CuO_x“纳米森林”的制备流程及电催化CO₂还原的性能图。

相关论文信息：

W. Zhang, M. Jiang, Z. Jin, et al. In-Situ Grown CuO_x Nanowire Forest on Copper Foam: A 3D Hierarchical and Freestanding Electrocatalyst with Enhanced Carbonaceous Product Selectivity in CO₂ Reduction. Nano Research Energy. 2022. .

作为Nano Research姊妹刊，Nano Research Energy (ISSN: 2791-0091; e-ISSN: 2790-8119; 官网: )于2022年3月创刊，由清华大学曲良体教授和香港城市大学支春义教授共同担任主编。Nano Research Energy是一本国际化的多学科交叉，全英文开放获取期刊，聚焦纳米材料和纳米app技术在新型能源相关领域的前沿研究与应用，对标国际顶级能源期刊，致力于发表高水平的原创性研究和综述类论文。2023年之前免收APC费用，欢迎各位老师踊跃投稿。投稿请联系：NanoResearchEnergy@tup.tsinghua.edu.cn.