秦清/刘希恩/刘尚果等人Angew.：Cu–S键长变化切换CO2电还原产物

研究内容

调节竞争性反应途径以将电化学CO 2 还原反应的选择性导向所需产物是至关重要的，但仍然具有挑战性。

青岛科技大学秦清/刘希恩/刘尚果/蔚山科学技术院Jaephil Cho通过将Sb元素引入CuS中，实现了产物从HCOOH到CO的转换，其中Cu–S离子键通过桥接S原子与S–Sb共价键偶联，将Cu–S键从2.24 Å延长到2.30 Å。因此，具有较短Cu–S键的CuS对产生HCOOH表现出高选择性，最大法拉第效率（FE）为72%。相反，以拉长的Cu–S键为特征的Cu 3 SbS 4 表现出最显著的CO生成，最大FE为60%。相关工作以“Switching Product Selectivity in CO2Electroreduction via Cu–S Bond Length Variation”为题发表在国际著名期刊Angewandte Chemie International Edition上。

研究要点

要点1.作者将Sb掺入CuS中，控制Cu–S键长，从而以高选择性驱动ECR产物从HCOOH转换为CO。以S为桥，在S-Cu离子键附近引入S-Sb共价键，从而将Cu-S键长从固有的2.24 Å延长到2.30 Å。

要点2.电化学测量结果表明，Cu–S键长较短的CuS表现出较高的HCOOH选择性，在-0.8 V vs RHE时，FE达到72%；FE CO 可忽略不计。相反，具有细长Cu–S键长的Cu 3 SbS 4 在-1.0 V vs RHE时表现出60%的最大FE CO ，而FE HCOOH 极低。

要点3.实验和理论研究表明，精确控制的Cu-S键长会影响*HCOO或*COOH中间体的吸附强度和特性（单或双吸附位点），并进一步调节反应途径，从而在ECR过程中实现可切换的产物选择性。

这项研究为定向电还原CO2以获得所需产品提供了一种新的策略。

研究图文

图1. Cu 3 SbS 4 和CuS的合成和结构表征。

图2. 精细的结构特征。

图3. 切换ECR选择性。

图4. 催化机理研究。

文献详情

Switching Product Selectivity in CO 2 Electroreduction via Cu–S Bond Length Variation

Xiaoqian Wei, Zijian Li, Haeseong Jang, Min Gyu Kim, Shangguo Liu,* Jaephil Cho,* Xien Liu,* Qing Qin*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202409206

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