黄兴课题组在电催化CO2转化制C2H4领域取得重要研究进展

近日，黄兴教授课题组在国际知名期刊《Nature Communications》上发表了题为“Synergistic surface modification of Cu with schiff-base networks for high selectivity and durability in CO₂-to-C₂H₄ electroreduction”的论文。

将二氧化碳（CO₂）高选择性地电催化还原为高价值乙烯（C₂H₄），是实现“碳中和”与化工原料绿色生产的关键路径，然而铜（Cu）基催化剂在此过程中普遍面临C₂+产物选择性不足和催化剂稳定性差的挑战。本研究针对性地将富氮席夫碱网络（SNW）材料与不同晶面暴露的铜纳米颗粒（立方体、球体、四面体）结合，成功制备了一系列Cu_nps-SNW复合催化剂。研究发现，Cu(200)晶面有利于乙烯生成，而SNW的引入能显著提升所有形貌Cu催化剂对乙烯的选择性，其中立方Cu_cub-SNW催化剂在265 mA cm^-2的高电流密度下实现了71.2%的乙烯法拉第效率。通过原位电化学透射电镜、半原位电镜和理论计算相结合，本研究揭示了SNW提升性能的双重机制：一方面，SNW与Cu之间的电子相互作用（电荷从Cu转移至SNW）优化了*CO-*CHO偶联和*C₂H₄脱附步骤的反应自由能，从而促进了乙烯的生成；另一方面，SNW在Cu表面形成的紧密包裹层提升材料疏水性，抑制了Cu颗粒在反应条件下的腐蚀、溶解和晶面重构，从而极大地增强了催化剂的长期运行稳定性。该工作为开发兼具高活性、高选择性和优异耐久性的电催化CO₂还原催化剂提供了一种新颖有效的表面协同改性策略。

福州大学化学学院/清源创新实验室黄兴教授为本文通讯作者，福州大学化学学院/清源创新实验室解望京为本文第一作者。这项工作得到了国家自然科学基金、清源创新实验室启动基金等项目的支持。

论文信息：Wangjing Xie, Tingting Tian, Shengnan Yue, Hualong Gu, Ningning Shi, Dechao Chen, Praveen Chandramathy Surendran, Xing Huang* Synergistic surface modification of Cu with schiff-base networks for high selectivity and durability in CO₂-to-C₂H₄ electroreduction. Nature communications 2026, https://doi.org/10.1038/ s41467-026-70595-w