电催化反应发生在带电电极-电解质界面的纳米尺度空间中。众所周知，电极电解质界面，也称为界面微环境，由于体电解质的干扰及其响应施加的偏置电位的动态演变而难以研究。基于此，华东理工大学李春忠教授和江宏亮研究员（共同通讯作者）等人报道了在商用Ag电极上采用电化学共还原CO2和H2O作为模型系统，并利用季铵盐阳离子表面活性剂作为电解质添加剂，探讨了界面微环境的偏置电位驱动的动态响应以及催化选择性的机制起源。在文中，作者选择在商用Ag电极上电化学共还原CO2和H2O作为模型系统，并选择具有不同烷基链长度的季铵盐阳离子表面活性剂作为电解质添加剂，因此作者研究了偏置电位下界面微环境的结构和动态过程。通过原位表面增强红外和拉曼光谱结合偏置电位相关分子动力学（MD）模拟，阐明了阳离子表面活性剂在带电电极-电解质界面处的动态调节机制。此外，实验和模拟结果之间取得了很好的一致性。阳离子表面活性剂在电极表面被吸附和重组，随着偏置电位的增加，从随机分布动态变化为几乎有序的组装。几乎有序的组件通过排斥孤立的水来调节界面水环境，并促进带电界面处的CO2富集。同时随着偏置电位的增加，水取向向有序结构的转变被有效抑制，从而导致水解离活性降低。因此，当将表面活性剂引入电解质时，CO2电还原为CO的选择性和局部电流密度都得到了显着提高。这些结果突出了通过有机添加剂调节界面微环境作为提高电合成及其他电化学性能的手段的重要性。Dynamically Formed Surfactant Assembly at the Electrified Electrode-Electrolyte Interface Boosting CO2 Electroreduction. J. Am. Chem. Soc., 2022, DOI: 10.1021/jacs.2c02486.
https://doi.org/10.1021/jacs.2c02486.
