晶界被认为是金属催化剂的有效活性位点之一，能够改变中间体的结合能，提高催化反应性能。但如何在Cu催化剂中引入晶界，并可控调节晶界密度仍然具有很大的挑战。目前，相关研究主要聚焦在晶界对C−C耦合的促进作用，而关于晶界能否在碳酸盐电解质中催化CO₂到CO转化的研究较少，且机理尚未明晰。CO被认为是生成多碳产品的关键反应中间体，也是合成气的重要成分之一。因此，高效构筑晶界密度可控的Cu催化剂，并阐明晶界在CO₂到CO转化过程中的作用具有重要意义。

近日，我院杨焕焕老师等人带领学生提出了一种简单的原位沉淀法结合后处理制备形貌及晶界密度可控的Cu催化剂，研究晶界催化CO2电化学还原生成合成气的反应机理。该研究一方面优化了金属催化剂晶界构筑方法，简化了高效催化CO2还原生成合成气的催化体系；另一方面区别于已有报道研究铜晶界在C−C耦合过程中的作用，就其先导反应研究了晶界对CO2吸附、活化和转化生成CO的促进规律，以及对析氢副反应的抑制规律。研究揭示了热力学有利的CO2到合成气的反应路径，表明具有丰富（111）晶界的三维蠕虫状结构的Cu能够有效促进CO2吸附，降低反应中间体*COOH及*CO的生成能垒，对未来高效催化剂的设计具有一定的指导意义。

相关研究成果以“Building of rich (111) grain boundary in copper for syngas in electrochemical CO2 reduction”为题发表于国际权威期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy,  DOI: 10.1016/j.apcatb.2024.124212，文章的第一作者是我院硕士生白霞，通讯作者是杨焕焕、刘红坡和许群三位老师。