💡这项突破是什么?
面对气候变化与能源危机，电催化CO₂还原成为CO₂转化为化学品和燃料的关键途径。作为优质的催化剂基材，生物质基碳材料以其可再生性、低成本和卓越的稳定性，为催化剂性能提升注入新动力。因此，探究生物质基碳材料在电催化CO2还原领域的应用具有重要意义。
林化所先进碳材料创新团队基于前期研究成果，创新性地提出了“两步法”策略，成功在BNC-1（具有吡啶N-B构型和分层多孔结构的石墨烯纳米带/无定形碳材料）基底上生长Cu纳米颗粒，构建了一种新型催化剂（Cu/BNC-1）。在电催化CO₂还原反应中，Cu/BNC-1催化剂表现出卓越的催化性能，其在-1.0 V vs RHE电位下，对乙醇的法拉第效率高达58.6%，并在长达24小时的测试期间保持了55%的法拉第效率稳定性。这一显著的性能优势远超传统Cu负载碳基催化剂的表现。这一创新突破归功于吡啶N-B活性位点在优化Cu电子结构和调控反应路径中的关键作用。此外，研究发现随着反应时间的进行，Cu纳米颗粒尺寸逐渐减小，可以有效增加其活性表面积，从而提升催化效率。通过原位拉曼、原位红外及密度泛函理论（DFT）计算的综合分析，表明Cu/BNC-1能够有效降低*CO偶联反应的能垒，稳定*CHCOH中间体的C-O键，从而显著提升电催化CO₂还原为乙醇的转化效率。本研究展示了Cu/BNC-1催化体系在高效生产C₂化学品方面的巨大潜力，为未来低碳绿色能源的开发提供了新的研究方向和应用前景。
相关研究成果以题为“Boosting electrochemical conversion of CO2to ethanol through the confinement of pyridinic N-B layer on copper nanoparticles”发表在《Applied Catalysis B: Environment and Energy》期刊上。林化所博士研究生赵钰莹为第一作者，蒋剑春院士、范孟孟副教授（南京林业大学）和王子运讲师（奥克兰大学）为共同通讯作者。本研究得到江苏省生物质能源与材料重点实验室和国家自然科学基金等项目的资助。
