澤攸科技原位TEM揭秘催化劑“長壽”秘訣，CO?高效變乙烯！

更新時間：2026-04-16

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在實現“碳中和"的科技攻關中，如何將工業排放的二氧化碳（CO?）高效、高選擇性地轉化為高價值化學品，是科學界和產業界共同追逐的圣杯。其中，電催化CO?還原制乙烯（C?H?）技術尤為關鍵，而銅（Cu）基催化劑是gong認最有潛力的“轉化能手"。

然而，這個“能手"卻有兩個致命的“阿喀琉斯之踵"：在高電流密度下，乙烯的選擇性難以維持，且催化劑自身穩定性極差，容易快速失活。這兩個瓶頸嚴重制約了其工業化應用。

近日，一項發表于《Nature Communications》的研究帶來dian覆性突破！ 由福州大學等機構組成的研究團隊，成功開發出一種新型電催化劑，在工業級電流密度下，乙烯法拉第效率高達71.2%，且耐久性zhuo越。而揭示其超qiang穩定性關鍵機理的“眼睛"，正是澤攸科技提供的原位透射電鏡（TEM）測量系統。

協同策略：給銅催化劑穿上“智能鎧甲"危機

研究團隊獨辟蹊徑，沒有在銅材料本身上“硬磕"，而是為其設計了一套“智能鎧甲"。他們利用富氮的席夫堿網絡對銅納米顆粒表面進行協同修飾，形成緊密的核殼或部分包覆結構。

結構與化學表征

這層“鎧甲"神通廣大：

富集反應物：SNW具有高CO?吸附能力，能在活性位點周圍形成局部“富碳區"，提高反應幾率。
優化電子結構：與銅產生電子相互作用，優化表面電荷分布，促進目標反應。
物理阻隔：其疏水性減少了電解液對銅表面的直接侵蝕，從物理上保護催化劑。

性能測試結果驚人：經過修飾的、暴露（200）晶面的立方體銅催化劑，在265 mA/cm2的高電流密度下，乙烯法拉第效率達到了71.2%，遠超未修飾的純銅及其他對比組。

二氧化碳電還原性能

原位“直播"穩定性奧秘：

澤攸科技原位TEM一錘定音

性能優異，但“鎧甲"如何讓催化劑“長壽"的微觀機制是什么？傳統表征手段難以在真實的電化學反應環境中進行實時觀測。研究團隊借助澤攸科技的原位TEM測量系統，shou次清晰“直播"了催化劑在苛刻反應條件下的動態變化過程，提供了最直觀、最有力的證據。

原位電化學掃描透射電子顯微鏡觀測

關鍵發現如下：

對照組（純銅顆粒）：在強還原電位下，通過澤攸科技原位桿的實時觀測，可以清晰看到純銅顆粒從邊角開始發生劇烈的腐蝕、重構和溶解，結構迅速崩塌。
實驗組（SNW修飾銅）：在同樣的惡劣環境下，受到SNW保護的銅催化劑形貌保持高度完整，幾乎未發生腐蝕。

這一對比，如同將普通鐵器和經過包覆處理的合金同時置于潮濕環境中觀察其生銹過程，差異一目了然。 澤攸科技的原位TEM技術，讓研究人員得以在納米甚至原子尺度上，親眼見證SNW層如何像“鏈甲"一樣，通過物理阻隔和電子穩定機制，牢牢保護銅活性位點，從而實現了催化劑的長效耐久。

國產gao端儀器的力量：澤攸科技原位解決方案

這項研究的重要成果，離不開前沿表征工具的支撐。澤攸科技（ZepTools）作為中國本土gao端精密儀器公司，其提供的原位靜態液體電化學樣品桿在該研究的機理揭示環節發揮了不可替代的關鍵作用。

FEI原位靜態液體電化學桿

澤攸科技推出的PicoFemto系列原位TEM表征解決方案，能夠為材料在氣體、液體、電化學、加熱、拉伸等真實環境下的動態行為研究提供強大技術支持，正陸續為國內外多項重磅前沿研究成果提供核心觀測能力。

總結與展望

這項研究通過巧妙的“有機-無機"界面設計，成功解決了銅基催化劑在CO?制乙烯反應中選擇性與穩定性不可兼得的難題。更重要的是，它借助澤攸科技先進的原位TEM測量系統，為催化劑的穩定性提升提供了直接、可視化的微觀證據，將機理研究提升到了前suo wei有的直觀層面。

這不僅是電催化領域的重要進展，也彰顯了國產gao端科學儀器在頂尖基礎科學研究中的關鍵支撐作用。隨著原位表征技術的不斷進步，我們有望揭開更多催化反應的“黑箱"，加速從基礎研究到產業應用的轉化進程，為碳中和目標的實現貢獻科技力量。