泽攸科技原位TEM揭秘催化剂“长寿”秘诀，CO₂高效变乙烯！

更新时间：2026-04-16

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在实现“碳中和"的科技攻关中，如何将工业排放的二氧化碳（CO₂）高效、高选择性地转化为高价值化学品，是科学界和产业界共同追逐的圣杯。其中，电催化CO₂还原制乙烯（C₂H₄）技术尤为关键，而铜（Cu）基催化剂是gong认最有潜力的“转化能手"。

然而，这个“能手"却有两个致命的“阿喀琉斯之踵"：在高电流密度下，乙烯的选择性难以维持，且催化剂自身稳定性极差，容易快速失活。这两个瓶颈严重制约了其工业化应用。

近日，一项发表于《Nature Communications》的研究带来dian覆性突破！ 由福州大学等机构组成的研究团队，成功开发出一种新型电催化剂，在工业级电流密度下，乙烯法拉第效率高达71.2%，且耐久性zhuo越。而揭示其超qiang稳定性关键机理的“眼睛"，正是泽攸科技提供的原位透射电镜（TEM）测量系统。

协同策略：给铜催化剂穿上“智能铠甲"危机

研究团队独辟蹊径，没有在铜材料本身上“硬磕"，而是为其设计了一套“智能铠甲"。他们利用富氮的席夫碱网络对铜纳米颗粒表面进行协同修饰，形成紧密的核壳或部分包覆结构。

结构与化学表征

这层“铠甲"神通广大：

富集反应物：SNW具有高CO₂吸附能力，能在活性位点周围形成局部“富碳区"，提高反应几率。
优化电子结构：与铜产生电子相互作用，优化表面电荷分布，促进目标反应。
物理阻隔：其疏水性减少了电解液对铜表面的直接侵蚀，从物理上保护催化剂。

性能测试结果惊人：经过修饰的、暴露（200）晶面的立方体铜催化剂，在265 mA/cm²的高电流密度下，乙烯法拉第效率达到了71.2%，远超未修饰的纯铜及其他对比组。

二氧化碳电还原性能

原位“直播"稳定性奥秘：

泽攸科技原位TEM一锤定音

性能优异，但“铠甲"如何让催化剂“长寿"的微观机制是什么？传统表征手段难以在真实的电化学反应环境中进行实时观测。研究团队借助泽攸科技的原位TEM测量系统，shou次清晰“直播"了催化剂在苛刻反应条件下的动态变化过程，提供了最直观、最有力的证据。

原位电化学扫描透射电子显微镜观测

关键发现如下：

对照组（纯铜颗粒）：在强还原电位下，通过泽攸科技原位杆的实时观测，可以清晰看到纯铜颗粒从边角开始发生剧烈的腐蚀、重构和溶解，结构迅速崩塌。
实验组（SNW修饰铜）：在同样的恶劣环境下，受到SNW保护的铜催化剂形貌保持高度完整，几乎未发生腐蚀。

这一对比，如同将普通铁器和经过包覆处理的合金同时置于潮湿环境中观察其生锈过程，差异一目了然。 泽攸科技的原位TEM技术，让研究人员得以在纳米甚至原子尺度上，亲眼见证SNW层如何像“链甲"一样，通过物理阻隔和电子稳定机制，牢牢保护铜活性位点，从而实现了催化剂的长效耐久。

国产gao端仪器的力量：泽攸科技原位解决方案

这项研究的重要成果，离不开前沿表征工具的支撑。泽攸科技（ZepTools）作为中国本土gao端精密仪器公司，其提供的原位静态液体电化学样品杆在该研究的机理揭示环节发挥了不可替代的关键作用。

FEI原位静态液体电化学杆

泽攸科技推出的PicoFemto系列原位TEM表征解决方案，能够为材料在气体、液体、电化学、加热、拉伸等真实环境下的动态行为研究提供强大技术支持，正陆续为国内外多项重磅前沿研究成果提供核心观测能力。

总结与展望

这项研究通过巧妙的“有机-无机"界面设计，成功解决了铜基催化剂在CO₂制乙烯反应中选择性与稳定性不可兼得的难题。更重要的是，它借助泽攸科技先进的原位TEM测量系统，为催化剂的稳定性提升提供了直接、可视化的微观证据，将机理研究提升到了前suo wei有的直观层面。

这不仅是电催化领域的重要进展，也彰显了国产gao端科学仪器在顶尖基础科学研究中的关键支撑作用。随着原位表征技术的不断进步，我们有望揭开更多催化反应的“黑箱"，加速从基础研究到产业应用的转化进程，为碳中和目标的实现贡献科技力量。