《Mater. Horiz.》 排序诱导浓度效应：二氧化碳电还原过程中的质量传递增强

Zequn Han,⁺ Mengqian Li,⁺ Peipei Li,⁺ Wenya Fan, Chengbin Zhang, Haohao Duan, Zhijie Wang, Qingxia Chen,* and Xingchen Jiao*

电催化CO₂转化为CO在应对环境挑战和工业需求方面具有巨大潜力。然而，氢化反应（HER）的实际应用受到阻碍，该反应会争夺电子并降低CO₂还原反应（CO₂RR）的选择性。迄今为止，已开发出多种策略以增强CO₂RR向一氧化碳的活性并抑制氢的产生。这些目标包括设计具有高活性和选择性的催化剂，用于CO₂转化为CO，优化电解质条件以减少竞争性氢生成，以及修改电极表面以增强CO₂吸附和转化效率。这些方法通常旨在降低二氧化碳的活化能，并从热力学角度调控活性位点中介体的吸收。然而，控制催化剂附近的质量传输以提高二氧化碳转化为一氧化碳的效率仍是一个相对较少被探索的方法。提高催化剂表面局部CO₂浓度，同时减少催化剂表面H₂O的积累以抑制H₂产生，将实现动力学质量传递的优化，显示出CO₂RR性能提升的巨大潜力。

本研究中，我们首次从传质角度出发，提出了一种利用有序结构提升CO₂RR选择性的新型策略。研究选取银纳米线（Ag NWs）作为模型催化剂，并将其组装为有序阵列。银纳米线的有序结构可诱导形成有序微电场，而该微电场对CO₂RR 与HER的动力学传质过程起到关键调控作用。我们推测，这种微电场既能促进二氧化碳在催化剂表面的优先富集，同时又能排斥水分子。该双重作用可实现目标反应物的富集与竞争反应底物的消耗，从而打破反应平衡，使反应更倾向于CO₂还原而非析氢反应，最终提升CO的选择性。基于此，所制备的有序银纳米线阵列展现出高效的电催化CO₂还原制CO性能：在100 mA・cm^-2的电流密度下，CO法拉第效率（FE）高达97.3%，显著优于无序银纳米线样品。这一创新策略不仅为从传质角度设计结构组装型电催化剂提供了新思路，还为揭示结构化催化剂的有序性与其CO₂RR性能之间的构效关系提供了重要基础见解。

示意图1. 优化后的有序银纳米线中质量传输与增强的CO选择性示意图。