安徽大学李士阔/中科大高敏锐，最新Nature子刊！

由可再生电力驱动的一氧化碳(CO)电合成乙酸盐提供了一种获得有价值碳基产品的有前景的途径，但由于竞争激烈的HER过程，CO-乙酸选择性仍不理想。Cu催化CORR的研究表明，在H*缺乏的环境中，常见的C₂₊中间体*(OH)C=COH将转化为*CH₂-C=O，随后其与OH^–作用形成乙酸盐；相比之下，在富H*的环境中，*(OH)C=COH将转化为*C=COH，随后经过多个质子偶合电子转移(PCET)步骤生成乙烯。因此，通过开发合适的策略来减少催化剂表面的H*覆盖有助于实现高选择性CO-乙酸转化。

近日，中国科学技术大学高敏锐和安徽大学李士阔等报道了一种Ce-SAs改性的晶体-非晶态双相Cu催化剂(Ce-d-Cu)，其在脉冲电解条件下实现了高选择性CO-乙酸的转化。实验结果表明，在脉冲电解模式下(i_a=-10 mA cm^-2、i_c=-300 mA cm^-2、t_a=t_c=0.5 s)，Ce-d-Cu催化剂催化CO转化为乙酸盐的法拉第效率高达71.3±2.1%，时间平均乙酸盐电流密度为110.6±2.0 mA cm^-2。此外，由Ce-d-Cu组装的流动池可以稳定生产乙酸盐至少138小时，选择性大于60%，显示出巨大的实际应用潜力。

基于原位光谱表征和理论计算，脉冲电解条件下Ce-d-Cu催化剂的高乙酸盐选择性可归因于：首先，双相Cu上带正电荷的Ce-SAs降低了表面电子密度，从而减少了外亥姆霍兹层(OHP)上K⁺吸附，阻碍了K•H₂O的形成，使H*难以解离，从而限制了CORR的加氢步骤；其次，结晶Cu向Ce-SAs的电子转移使得产生Cu⁺物种，有利于活性*CO_atop的形成。*CO_atop经历二聚化和加氢步骤，形成*(OH)C=COH，然后在低H*覆盖下转化为*CH₂-C=O。脉冲条件下催化剂表面富集的OH^–可以攻击*CH₂-C=O，导致乙酸盐的高选择性产生。

综上，该项工作通过调制界面水结构实现了高选择性CO-乙酸转化，也为基于稀土元素原子分散的催化剂设计提供了新策略。

Atomically dispersed cerium on copper tailors interfacial water structure for efficient CO-to-acetate electroreduction. Nature Communications, 2025. DOI: 10.1038/s41467-025-58109-6