报 告 人：王鑫

报告时间：2025年5月16日(星期五)上午10:00

报告地点：新能源大楼附楼102会议室

报告摘要：

电催化还原CO2（CO2RR）由于条件温和、操作简单、有望实现CO2大规模转化，其被认为是实现碳中和以及补救环境，实现能源可持续发现的关键技术之一。迄今为止，铜是唯一具有将二氧化碳电化学还原成高值碳氢化合物（如烃类和醇类等）的非均相催化剂。因此，铜在电催化还原CO2领域得到了广泛的关注和研究。由于将CO2深度还原到烃类的反应路径复杂，所以单一Cu基催化剂对特定产物（乙烯或甲烷）的产物选择性较低。因此研究者使用多种策略对Cu基催化剂进行优化以期获得高活性、高选择性以及稳定性的催化剂体系。

本报告分别从表面修饰及价态调控、串联催化和缺陷优化等不同策略出发，改善了单一Cu的催化活性，并探索其中不同的催化作用机制和构效关系。主要包括：1、氯离子修饰的CuOx混合相催化剂：合成氯修饰的纳米预催化剂碱式氯化铜，并探究了其在CO2RR中的催化性能和机理。结果表明在电还原过程中，表面动态演变存在的Cl−残留一定程度上抑制了Cu+还原为Cu。相比于单独的Cu和Cu2O催化剂，CuOx在电化学还原CO2过程中对乙烯表现出更强的催化活性和选择性。2、从串联催化的角度出发，通过组分调控策略合成Cu@Ag/C，利用原位电化学重构实现前驱体转化。测试发现，适量Ag的引入可以与Cu产生相互作用改变了Cu表面电子结构，从而具有优异的电催化活性和选择性。原位拉曼光谱和理论计算表明，Ag的引入可以增加催化剂表面的*CO覆盖率，从而有利于CO2深度还原为C2H4。3、富含氧空位的氧化铝/铜复合催化剂：电化学性能测试表明优化的催化剂在−220 mA cm−2的电流密度下，CH4的法拉第效率可以达到74.6%，极大地抑制了C2+产物的生成。其中，氧空位的引入能够促进Al2O3−x表面的电子向Cu转移，提高Cu表面的电子云密度，从而改变Cu的局域电子结构，使目标催化剂中的Cu位点对*CO中间体有更强的吸附力，促进加氢反应，从而加速了CO2的电甲烷化。

Cu基复合催化剂在还原二氧化碳反应中具有巨大的应用潜力。未来在优化催化剂结构、原位结构表征以及器件工艺优化的加持下有望早日实现二氧化碳的绿色高效转化。

报告人简介：

王鑫，博士，郑州大学化学台湾a片 副教授、硕士生导师，郑州大学青年拔尖人才。2018年毕业于北京大学化学与分子工程台湾a片 ，同年入职郑州大学。近年来，在高熵材料的可控制备、合成机制及应用方向实现了高熵催化剂对多电子复杂反应的有效调控，并实现了二氧化碳转化和锂硫电池中催化机制的新认识，形成了具有特色和创新性的工作。在Nat. Energy, Nat. Catal., Mater. Today, Adv. Funct. Mater., Appl. Catal. B-Environ.等国际权威期刊发表SCI论文60余篇，其中以第一作者（含共一）和通讯作者发表SCI论文33篇，4篇入选ESI高被引文章。总引用为3400余次，h因子为31，获批发明专利3项。入选国产期刊eScience, JEC, GEE, Carbon Energy, Rare Metals等青年编委。担任国际先进材料学会青年会士。获得河南省教育厅优秀科技论文一等奖。主持国家自然科学基金青年基金等国家级和省部级项目5项。