铜单晶表面电氧化机理研究新进展

李剑锋教授课题组在Cu单晶电氧化的原位拉曼光谱分析领域取得重要进展，相关结果“Early Stages of Electrochemical Oxidation of Cu(111) and Polycrystalline Cu Surfaces Revealed by in Situ Raman Spectroscopy”发表于 J. Am. Chem. Soc. DOI: 10.1021/jacs.9b04638。

铜基催化剂广泛应用于二氧化碳（CO₂）还原等重要催化反应过程，但由于Cu物种在结构和化学上的不稳定性，因此容易在催化反应过程中发生动态变化，导致其催化作用机制和反应路径仍不清楚。针对这一难题和挑战，课题组选取了原子排列和状态确定的单晶模型体系，利用电化学SHINERS技术，从分子水平系统地研究了Cu(111)在不同pH环境中电氧化行为。发现在碱性和中性条件下Cu表面都经历了Cu-OH_ad → Cu-O_ad→Cu₂O转变过程，即随着电位升高OH先吸附，然后转化为吸附态的O最后形成氧化物。而在表面存在多种结构的多晶Cu表面并未观察到这种变化。而在酸性条件下，发现表面OH和氧物种会被SO₄^2-所取代覆盖。该工作提供了Cu表面氧化早期涉及到OH/O反应过程的直接光谱证据，验证了传统电化学方法以及理论计算的猜测，为设计高效催化剂提供了重要指导。

该研究工作在李剑锋教授指导下完成。biwn必赢博士后Nataraju Bodappa为论文第一作者，博士生苏敏、赵宇等参与了实验工作，博士后乐家波和物理学院博士生杨伟民完成理论计算部分的工作。该研究工作得到国家自然科学基金、高校基本科研业务费等资助。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b04638