Nature Chemistry：调节界面水结构，速率提高18倍！

主要观点总结

本文旨在解决电化学还原CO₂和CO转化为能量密集的多碳产物的问题。针对Cu电极在将CO还原为多碳产物方面的独特能力展开研究。研究中发现了使用高浓度的NaClO₄电解质可以调节界面水的结构，从而增强CO电还原为多碳产物的效率。通过改变界面水的结构，高浓度电解质可以促进CO还原速率并提高法拉第效率。研究发现高浓度电解质通过改变界面水结构而非阳离子覆盖来推动反应进行。此外，该研究还揭示了活化熵的增加与氢键破坏和非氢键水模式的出现有关，表明无序的界面水层促进了CO还原为多碳产物。这些发现为如何操纵界面水的结构提供了新的见解。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

将CO₂和CO转化为多碳产物对于缓解气候变化具有重要性，而铜电极在这方面具有独特能力。但存在高过电位和选择性差等问题。

关键观点2: 新思路和技术方案

使用高浓度的NaClO₄电解质来调节界面水的结构可以增强CO电还原为C₂H₄的效率。研究发现高浓度电解质通过改变界面水结构而非阳离子覆盖来促进反应进行。

关键观点3: 技术优势

首次提出高浓度电解质能够引入无序的界面水结构，从而增强CO电还原为多碳产物的形成。采用多种方法结合验证了电解质-水结构变化对反应的影响。

关键观点4: 技术细节

研究发现随着NaClO₄浓度增加，本体水结构逐渐无序化，氢键减弱。在Cu涂层气体扩散电极上进行实验，发现高浓度电解质显著提高多碳产物的法拉第效率和生成速率。此外，还揭示了活化熵的增加与氢键破坏和非氢键水模式的出现有关。

关键观点5: 展望

该研究为电化学C-C偶联提供了新策略，提高了CO转化为多碳产物的选择性。未来可进一步研究其他电解质和电极材料的组合，以进一步优化反应效率和产物选择性。

免责声明