摘要：近日，山西大学精细化学品教育部工程研究中心绿色与仿生催化研究团队在有机分子电催化高值转化领域取得重要研究进展，相关研究结果“Size-effect induced controllable Cu0-Cu+ sites for ampere level nitr

近日，山西大学精细化学品教育部工程研究中心绿色与仿生催化研究团队在有机分子电催化高值转化领域取得重要研究进展，相关研究结果“Size-effect induced controllable Cu0-Cu+ sites for ampere level nitrate electroreduction coupled with biomass upgrading”发表在Nature Communications。逯宇轩副教授为第一作者，杨恒权教授、延安大学付峰教授、杨春明教授，南京林业大学荆宇教授为论文的共同通讯作者。

氧化物衍生的铜(OD Cu)催化剂被广泛用于电催化合成反应。研究认为，OD Cu物种在还原电位下会原位相变产生高活性Cu0-Cu+界面位点，从而对反应物分子进行吸附与活化。尽管Cu0-Cu+位点显示出较高的催化活性，但该结构通常稳定性较低，在还原电势驱动下，部分Cu+物种会逐渐相变为Cu0物种，导致Cu0与Cu+比例失衡。

针对以上问题，研究团队建立了本征缺陷浓度与纳米材料尺寸依赖性间关系，发展了Cu0-Cu+界面位点可控构筑的新方法。由于纳米尺寸结构效应，粒径越小的纳米颗粒可暴露出更多表面积，同时带来更高浓度边缘缺陷位点。基于缺陷化学，纳米材料的缺陷位点通常具有更高的表面能，因而更易从Cu+还原为Cu0物种。因此，研究团队通过改变氧化铜前驱体粒径尺寸，间接调控材料表面缺陷浓度，在原子层面实现了Cu0-Cu+界面位点的可控构筑。基于该催化剂的设计与构筑，研究团队将该催化剂用于大面积(100 cm2)阴离子交换膜电解槽，在安培级别电流密度下实现了高值化学品的成对电化学合成。该研究提出了一种创新的原子级界面位点构筑策略，为设计工业所需电合成催化剂提供了新方法。

该工作得到了国家自然科学基金委、科技部、山西省科技厅、山西大学文瀛青年学者等项目经费的支持。（通讯员：张颖）

来源：高校圈的那些事儿