有机配体对金属催化剂进行改性是一种新兴的催化剂设计，可提高电催化二氧化碳（CO₂）反应捕获和还原为增值燃料的活性和选择性。然而，由于缺乏关于这些配体-金属界面如何在工作条件下与二氧化碳和关键中间体相互作用的基础科学，导致实验设计采用试错法。

近日，马萨诸塞大学Zhiyong Gu，Fanglin Che借助密度泛函理论计算，对氨基硫醇涂层铜（Cu）催化剂上二氧化碳还原为多碳产物进行了全面的机理研究。

文章要点

1）研究结果表明，CO₂ 还原性能与烷基链长度、配体覆盖度、配体构型和 Cu 面密切相关。氨基硫醇配体-Cu界面显着促进初始CO₂活化，并通过有机（氮（N））和无机（Cu）界面活性位点降低碳-碳偶联的活化势垒。

2）实验上，在 -1.16 VRHE 条件下，与原始 Cu 相比，多碳产物相对于氨基硫醇涂层 Cu 的选择性和部分电流密度分别增加了 1.5 倍和 2 倍，这与我们的理论结果一致。

这项工作凸显了设计配体-金属界面用于二氧化碳反应捕获和转化为多碳产品的有前景的策略。

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Mingyu Wan, et al, Enhanced CO2 Reactive Capture and Conversion Using Aminothiolate Ligand−Metal Interface, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c06888

https://doi.org/10.1021/jacs.3c06888