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有研究發現在大堿金屬陽離子例如Cs⁺的存在下促進了電還原CO₂為C₂物種。然而，促進作用的起源仍不清楚，并且結構的復雜性和固液界面的中間體-電解質相互作用進一步構成了巨大的研究障礙。

因此，上海科技大學楊波、劉健等通過從頭分子動力學模擬(AIMD)和自由能采樣技術，使用包含Li⁺、K⁺或Cs⁺的顯式溶劑在Cu(100)上研究了產生C₂物種的關鍵步驟，即CO二聚化為OCCO。

上科大楊波/劉健ACS Catal.: 陽離子中間體配合物促進銅上電化學還原CO2形成C2

通過AIMD模擬證明了陽離子對Cu(100)/溶液界面處CO₂電還原中C₂形成起著促進作用。隨著堿金屬陽離子半徑的逐漸增大，CO二聚反應的自由能壘和反應自由能逐漸降低，這是形成C₂的關鍵步驟。

另外，原子水平的詳細分析揭示了一種新的認識，即陽離子和水/OCCO之間存在動態配位結構。

水合的Li⁺和K⁺通過在水合殼層中失去一個水分子而分別與OCCO中間體中的一個和兩個氧原子配位，而Cs⁺將與OCCO中的兩個氧原子配位而不會失去水分子。

形成的陽離子中間體復合物對于促進C₂形成至關重要，因為較大的陽離子可以同時與兩個CO分子相互作用，這可以促進兩個CO分子形成C-C鍵。

Promotional Role of a Cation Intermediate Complex in C₂ Formation from Electrochemical Reduction of CO₂ over Cu. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c01072

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