近年来，人们付出了大量努力来制备用于选择性生产C1或C2+产物的铜基CO2RR串联催化剂。一些共催化剂(如Ag、Au和Pd)具有较低的O和H亲和力，它们对被吸附的CO的弱结合能有利于在低过电位下高选择性地将CO2转化为CO，随后生成的CO溢出到附近的Cu中心进行进一步的加氢或C-C耦合过程。这种串联催化反应的关键因素是异质结构中贵金属和Cu纳米结构的空间分布，这为调节催化剂表面上的关键反应中间体提供了一个机会，以优化CO2RR的选择性和活性。
然而，考虑到Cu与贵金属(>10%)之间的极大的晶格错配，异质结构(HSs)总是局限于具有固定接触界面的Au/Ag/Pd-Cu Janus，导致反应中间体的非剪切吸附能，因此只产生以C2H4为主的产物。这将极大地阻碍串联催化的选择性，并增加工业应用中电催化剂合成和设备的成本和复杂性。此外，异质界面接触面积与串联催化选择性之间的关系仍然不明确，这是提高CO2RR选择性的又一难题。近日，新加坡南洋理工大学范红金和天津工业大学李越等从AuCu HSs的合成原理入手，通过精细调节界面应变，实现了从二聚体到核壳结构的连续转变。这种结构可调性导致Cu在Au纳米畴和连接界面上的空间分布不同，这与Au-Cu HSs中暴露的Au纳米球的可调长度和接触面积相对应。实验结果表明，在466.1 mA cm−2的高电流密度下，AuCu HSs催化剂的C2+产物的法拉第效率为80.0%。重要的是，随着Au和Cu接触面积的增加，产物的选择性可以从CH3OH和C2H5OH转向C2H4。此外，该催化剂在600 mA cm−2电流密度下连续电解10小时而没有发生明显的活性衰减，反应后材料的形貌和结构也保持良好。原位光谱表征和理论计算表明，AuCu HSs催化剂中界面Cu表现出比表面Cu更高的氧化态，Au-Cu(Ⅰ)具有较低的*CO覆盖率，Au-Cu二聚体上的CO2RR反应遵循*CHO→*OCH3→CH3OH途径；在Au-Cu(II)中，*CO覆盖率中等，顶部*CO吸附构型促使反应*CO转化为*CHCHOH，并最终得到C2H5OH产物；在具有高*CO覆盖的Au-Cu(III)中，发生了Cu顶部位点到Cu桥位点的*CO吸附构型转变，这有助于优先形成*CCH而不是*CHCHOH，使得选择性从C2H5OH转换为C2H4。综上所述，通过连续调整CO2RR的三个关键参数，即*CO覆盖率、*CO的吸附构型和Cu的氧化态，可以实现CO2RR的选择性转换。A selectivity switch for CO2 electroreduction by continuously tuned semi-coherent interface. Chem, 2024. DOI: 10.1016/j.chempr.2024.04.009
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