激光雕刻铜催化剂揭示了CO的转化秘密₂为燃料

铜催化剂被电化学家所珍视，因为它们可以转化二氧化碳进入燃料和给料化学品。然而，这个过程通常是非选择性的。现在，使用激光雕刻铜微探针和计算模型，研究人员已经创建了详细的选择性图，预测获得燃料和化学品的最佳反应条件。

“铜是一种廉价而丰富的电化学CO催化剂₂固定,解释说哈维尔Perez-Ramirez来自瑞士苏黎世联邦理工学院，他领导了这项研究。他补充说，这太神奇了。“它能产生各种多碳产品，如乙烯、乙醇，甚至丙醇。”但这种多功能性是有代价的。铜能把二氧化碳分解成16种不同的化学物质，化学家们远不能理解和控制这个过程。Pérez-Ramírez的研究小组想要超越之前的研究，这些研究表明催化剂周围的酸度可以提高选择性。他解释说:“此外，我们想要一个能够预测反应结果的模型。”

研究人员使用激光直接在铜表面雕刻出微观孔。不同的深度产生不同的反应环境，最终导致不同的产物分布。“浅层微探针可以探测到一氧化碳等小分子。”Pérez-Ramírez说。另一方面，深层的微结构阻碍了二氧化碳的流动，使环境更加基本。他补充说:“这些条件促使更复杂产品的形成，而这些产品更受欢迎。”

在测试了不同深度的铜微探针和反应条件后，研究人员将所有的实验结果输入到他们的计算模型中。该模型分析反应参数，如电位、电流密度，以生成选择性图。“我们创建了一个健壮的模型，可以适应不同的催化结构，以成功地解释电化学转化的结果，”Pérez-Ramírez说。这种方法似乎比改变催化剂组成或添加掺杂剂等替代方法更有效。他补充说:“我们真的可以让铜对复杂结构更具选择性。”

京顾美国圣地亚哥州立大学的人工光合作用专家说:“这一突破是双重的。”首先，因为它在实验上具有挑战性。她解释说:“微结构铜电极从未以如此控制良好和系统的方式进行过研究。”其次，研究人员进行了全面的计算分析，这将有助于更好地理解二氧化碳减少的机制。这些催化系统涉及太多变量，很难理解。“然而，这些模型和生成的选择性图准确地反映了反应的内在趋势，”她说。

Pérez-Ramírez和他的团队相信他们的方法是可扩展的。他指出:“激光微加工工艺已经在工业上得到应用。”然而，顾认为，在继续推进之前，这一过程应该得到改进。她说:“我们仍然需要对多碳产品进行更多的选择。”一种解决方案可能是将铜微探针与更小的结构结合起来，这可以进一步提高选择性。“纳米树突可能是一个很好的解决方案，可以提供一个更可控的环境，”Gu同意。“这种新方法阐明了如何选择性地生产多碳产品，使我们离高效人造树叶更近了一步。”