廉价且容易获得的铜基催化剂被认为是电化学CO2还原反应(CO2RR)生产多碳产品的理想选择。氧化铜的存在对于CO2RR中产生高附加值产品至关重要。

然而，不可避免的副析氢反应以及氧化铜在负电位下容易发生的自还原反应降低了CO2RR的催化活性和选择性。目前，设计同时具有抗电化学自还原性和高CO2RR活性的稳定相具有挑战性。

近日，深圳大学何传新教授领导的研究团队寻求充分利用多孔碳纳米纤维基底对金属纳米粒子的限域效应和载流子效应，显着增强Cu/CuxO异质结活性位点的暴露。催化反应界面。

该催化剂在400mAcm−2的电流密度下能够保持氧化铜的结构稳定性，并对乙醇实现优异的CO2RR性能，法拉第效率高达70.7%，质量活度为8.4Amg−1。

在这项研究中，首先通过静电纺丝制备了碳纳米纤维内高度分散的铜纳米颗粒，然后引入O2等离子体处理，同时创建Cu/CuxO异质结构并在整个碳纳米纤维中打开介孔。

具体而言，与未处理的碳纳米纤维相比，整个碳纳米纤维中的开放介孔可以将Cu/CuxO位点充分暴露于三相界面，从而在低金属负载量的情况下实现高且稳定的催化活性。

结合物理表征以及红外和拉曼光谱分析等原位光谱表征，在CO2RR过程中观察到了CuxO的动态稳定状态以及*CO和C-C键的关键信号。此外，DFT计算表明，CuxO的存在促进了*CO中间体溢出到Cu/CuxO界面，这可以降低CO2RR过程中形成C2H5OH的C-C耦合能垒过程。

碳基底可以增强电子传输并充当电子供体来中和负电势下CuxO的还原，这有助于Cu/CuxO异质结构的稳定性并在高电流密度下保持213小时稳定性。该成果发表在《催化学报》上。