本研究探讨了碱金属阳离子在电化学CO₂还原（eCO₂R）中对C−C耦合的影响，发现特定的K⁺离子吸附能够显著降低C−C耦合的能垒，从而提高多碳（C²⁺）化学品的产率。通过AIMD模拟和实验验证，揭示了K⁺离子在Cu表面的特异性吸附对提高eCO₂R选择性的重要性。
1. 研究背景：
领域概述：eCO₂R是将CO₂转化为有价值化学品的可持续方法，尤其在生产多碳产品（如乙醇、乙烯和丙醇）方面具有重要意义。然而，铜基催化剂的选择性问题仍然是一个挑战。研究意义：对于提高eCO₂R的选择性和效率至关重要，对于化学工业和可再生能源领域具有潜在影响。
研究目标：揭示碱金属阳离子在eCO₂R中的作用机制，特别是它们如何影响C−C耦合过程。
假设前提：特定的K⁺离子吸附可能通过改变局部电子结构来降低C−C耦合的能垒。
3. 材料与方法
新材料设计：重点在于探究K⁺离子在Cu表面上的特异性吸附行为。
实验设计：使用恒定电位的从头算分子动力学（AIMD）模拟和实验验证，包括电化学工作站进行的电化学测试。
4. 结果与分析
数据展示：通过AIMD模拟和实验数据，展示了K⁺离子在Cu表面上的特异性吸附行为及其对C−C耦合能垒的影响。
结果解读：K⁺离子的特异性吸附能够显著降低C−C耦合的能垒，提高eCO₂R的选择性。
比较与对比：将K⁺离子的特异性吸附与其他阳离子效应进行对比，展示了K⁺离子在提高C₂₊产品选择性方面的优势。
5. 讨论
创新点与贡献：提供了对eCO₂R中阳离子效应的新理解，特别是K⁺离子特异性吸附在C−C耦合中的作用。局限性：研究可能需要进一步探索不同条件下的阳离子效应，以及如何将这些发现应用于实际的工业过程。
未来方向：未来的研究可能会集中在优化电解质组成和电极设计，以进一步提高eCO₂R的选择性和效率。
6. 结论
核心发现：K⁺离子的特异性吸附能够显著降低C−C耦合的能垒，提高eCO₂R的选择性。实际应用潜力：这些发现对于设计更高效的eCO₂R催化剂和优化电解质组成具有重要意义。
