在实现“碳中和”的科技攻关中，如何将工业排放的二氧化碳（CO?）高效、高选择性地转化为高价值化学品，是科学界和产业界共同追逐的圣杯。其中，电催化CO?还原制乙烯（C?H?）技术尤为关键，而铜（Cu）基催化剂是公认最有潜力的“转化能手”。
然而，这个“能手”却有两个致命的“阿喀琉斯之踵”：在高电流密度下，乙烯的选择性难以维持，且催化剂自身稳定性极差，容易快速失活。这两个瓶颈严重制约了其工业化应用。
近日，一项发表于《Nature Communications》的研究带来颠覆性突破！ 由福州大学等机构组成的研究团队，成功开发出一种新型电催化剂，在工业级电流密度下，乙烯法拉第效率高达71.2%，且耐久性卓越。而揭示其超强稳定性关键机理的“眼睛”，正是泽攸科技提供的原位透射电镜（TEM）测量系统。
协同策略：给铜催化剂穿上“智能铠甲”危机
研究团队独辟蹊径，没有在铜材料本身上“硬磕”，而是为其设计了一套“智能铠甲”。他们利用富氮的席夫碱网络对铜纳米颗粒表面进行协同修饰，形成紧密的核壳或部分包覆结构。
结构与化学表征
这层“铠甲”神通广大：
富集反应物：SNW具有高CO?吸附能力，能在活性位点周围形成局部“富碳区”，提高反应几率。
优化电子结构：与铜产生电子相互作用，优化表面电荷分布，促进目标反应。
物理阻隔：其疏水性减少了电解液对铜表面的直接侵蚀，从物理上保护催化剂。
性能测试结果惊人：经过修饰的、暴露（200）晶面的立方体铜催化剂，在265 mA/cm2的高电流密度下，乙烯法拉第效率达到了71.2%，远超未修饰的纯铜及其他对比组。
二氧化碳电还原性能
原位“直播”稳定性奥秘：
泽攸科技原位TEM一锤定音
性能优异，但“铠甲”如何让催化剂“长寿”的微观机制是什么？传统表征手段难以在真实的电化学反应环境中进行实时观测。研究团队借助泽攸科技的原位TEM测量系统，首次清晰“直播”了催化剂在苛刻反应条件下的动态变化过程，提供了最直观、最有力的证据。
原位电化学扫描透射电子显微镜观测
关键发现如下：
对照组（纯铜颗粒）：在强还原电位下，通过泽攸科技原位杆的实时观测，可以清晰看到纯铜颗粒从边角开始发生剧烈的腐蚀、重构和溶解，结构迅速崩塌。
实验组（SNW修饰铜）：在同样的恶劣环境下，受到SNW保护的铜催化剂形貌保持高度完整，几乎未发生腐蚀。
这一对比，如同将普通铁器和经过包覆处理的合金同时置于潮湿环境中观察其生锈过程，差异一目了然。 泽攸科技的原位TEM技术，让研究人员得以在纳米甚至原子尺度上，亲眼见证SNW层如何像“链甲”一样，通过物理阻隔和电子稳定机制，牢牢保护铜活性位点，从而实现了催化剂的长效耐久。
国产高端仪器的力量：泽攸科技原位解决方案
这项研究的重要成果，离不开前沿表征工具的支撑。泽攸科技（ZepTools）作为中国本土高端精密仪器公司，其提供的原位静态液体电化学样品杆在该研究的机理揭示环节发挥了不可替代的关键作用。
FEI原位静态液体电化学杆
泽攸科技推出的PicoFemto系列原位TEM表征解决方案，能够为材料在气体、液体、电化学、加热、拉伸等真实环境下的动态行为研究提供强大技术支持，正陆续为国内外多项重磅前沿研究成果提供核心观测能力。
总结与展望
这项研究通过巧妙的“有机-无机”界面设计，成功解决了铜基催化剂在CO?制乙烯反应中选择性与稳定性不可兼得的难题。更重要的是，它借助泽攸科技先进的原位TEM测量系统，为催化剂的稳定性提升提供了直接、可视化的微观证据，将机理研究提升到了前所未有的直观层面。
这不仅是电催化领域的重要进展，也彰显了国产高端科学仪器在顶尖基础科学研究中的关键支撑作用。随着原位表征技术的不断进步，我们有望揭开更多催化反应的“黑箱”，加速从基础研究到产业应用的转化进程，为碳中和目标的实现贡献科技力量。
版权：本文部分素材来源于泽攸科技公众号，所有转载内容，版权归原作者所有，如有侵权，请随时联系我们，我们将立即删除。
关于我们
北京仪光科技，专注微观形貌分析！
代理西班牙SENSOFAR三维共聚焦白光干涉仪、泽攸科技台式电镜/台阶仪/光刻机/原位分析、德国LEICA及永新耐可视等进口国产各类型光学显微镜、美国RMC超薄切片机、英国Linkam冷热台、环境试验箱、金相制样设备、防震平台等微观形貌观察、测量、制样、性能分析等各类型实验室分析仪器。
致力于为材料用户提供准确、可靠且全面的毫米级、微米级、纳米级微观形貌分析仪器和解决方案！
让科学研究和技术创新更便捷、更高效！
长按识别二维码，关注我们，获取更多资讯！
咨询电话：010-56443878
网址：www.bjygtech.com
全部评论(0条)
相关产品推荐（★较多用户关注☆）
视芯光学T100在精密光学元件面形检测中的解决方案
报价：面议 已咨询 0次
布鲁克三维光学轮廓仪ContourX-200在半导体领域的应用举例
报价：面议 已咨询 0次
共聚焦显微镜Sensofar S neox用于微纳结构三维形貌分析
报价：面议 已咨询 1次
视芯光学T100：高精度国产3D光学轮廓仪的应用
报价：面议 已咨询 1次
国产非接触式粗糙度仪视芯光学T100推动表面计量标准升级
报价：面议 已咨询 0次
共聚焦与白光干涉融合：Sensofar S neox测量技术的适应性
报价：面议 已咨询 0次
视芯光学T100共聚焦显微镜观察MEMS器件微结构三维表征
报价：面议 已咨询 0次
视芯光学T100 3D光学轮廓仪的应用：半导体晶圆超光滑表面质控
报价：面议 已咨询 0次
你可能还想看
①本文由仪器网入驻的作者或注册的会员撰写并发布，观点仅代表作者本人，不代表仪器网立场。若内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们立即通知作者，并马上删除。
②凡本网注明"来源：仪器网"的所有作品，版权均属于仪器网，转载时须经本网同意，并请注明仪器网(www.yiqi.com)。
③本网转载并注明来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
④若本站内容侵犯到您的合法权益，请及时告诉,我们马上修改或删除。邮箱：hezou_yiqi
热点文章
告别误差！XRF分析中5个最易被忽视的样品制备“陷阱”及破解之道
近期话题
相关产品
在线留言
沪公网安备 31011502008050号
参与评论
登录后参与评论