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納米材料的結構工程為開發高性能催化劑提供了一條很有前途的途徑，但利用非常規相對熱力學不利的納米結構進行精細調制仍然是一個挑戰。基于此，香港城市大學張華教授等人報道了具有六方緊密堆積（2H-型）/面心立方（fcc）異相、高指數切面、平面缺陷（如層錯、孿晶界和晶界）和可調Cu含量的層次化AuCu納米結構的合成。

所制備的2H/fcc Au₉₉Cu₁層級化納米片在電催化CO₂還原制CO方面表現出優異的性能，優于2H/fcc Au₉₁Cu₉和fcc Au₉₉Cu₁。在工業電流密度為300 mA cm^?2和500 mA cm^?2下，2H/fcc Au₉₉Cu₁的CO法拉第效率分別為96.6%和92.6%，并且具有良好的耐久性，是CO生產的最佳CO₂還原電催化劑之一。

作者采用原位電化學ATR-FTIR光譜研究了2H/fcc Au₉₉Cu₁和2H/fcc Au₉₁Cu₉的CO₂RR過程。在CO₂飽和的0.5 M KHCO₃水溶液中，在0至-0.90 V電位線性掃頻下收集ATR-FTIR光譜。

兩種催化劑在2342 cm^-1處的向下吸收帶和位于1400 cm^-1處的強烈向上吸收帶，可分別歸因于CO₂的C=O不對稱拉伸振動和CO₃^2-的C=O反對稱拉伸振動。重要的是，2H/fcc Au₉₉Cu₁表面上檢測到表面吸附CO的缺失信號，即線性鍵合CO（CO_L）出現在2083-2079 cm^-1之間，橋-鍵合CO（CO_B）位于1831-1806 cm^-1之間。

觀察結果表明，生成的CO與2H/fcc Au₉₉Cu₁表面之間存在弱的吸附/解吸相互作用，保證了其對CO生成的高選擇性。相反，吸附在2H/fcc Au₉₁Cu₉上的CO分子可以C-C偶聯生成多碳產物（如乙烯）或氫化成CH₄的關鍵中間體。結果進一步證實了2H/fcc Au₉₉Cu₁和2H/fcc Au₉₁Cu₉具有明顯的CO₂RR性能。

Synthesis of 2H/fcc-Heterophase AuCu Nanostructures for Highly Efficient Electrochemical CO₂ Reduction at Industrial Current Densities. Adv. Mater., 2023, DOI:10.1002/adma.202304414.

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張華教授AM：工業電流密度下2H/fcc Au99Cu1高效電化學CO2還原

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