近日，Advanced Functional Materials（《先进功能材料》）在线发表了物理化学教研室付信亮博士参与完成的二氧化碳电化学还原领域的最新研究成果。论文题为"Modulating and Stabilizing High-Index Cu₂S Facet Through Graphdiyne Enables Efficiently Electrocatalytic CO₂ Reduction to Ethanol"（通过石墨炔调控并稳定高指数Cu₂S晶面实现高效电催化CO₂还原制乙醇）。天津理工大学硕士研究生施鹏宇、陆梦玉和付信亮博士为论文共同第一作者，天津理工大学王梅教授、卢同布教授为共同通讯作者，湖北师范大学为论文第二单位。Advanced Functional Materials创刊于2001年，由Wiley-VCH出版，是材料科学领域国际顶级期刊、中科院一区Top期刊、自然指数（Nature Index）期刊，致力于发表材料科学各领域的原创性突破性研究成果，最新影响因子为19.9。
在CO₂电催化转化领域，将CO₂高值转化为乙醇等多碳产物一直是研究难点；高指数晶面虽具有更优的催化活性，但如何稳定这类特定晶面以促进乙醇选择性生成，仍是催化剂设计的关键挑战。针对上述难题，该研究团队提出石墨炔（GDY）工程化策略，构建了GDY修饰的铝掺杂Cu₂S催化剂（Al-Cu₂Sᵥ/GDY），成功稳定了高指数Cu₂S (204)晶面，用于高效CO₂电还原制乙醇。理论计算与实验验证相结合表明，GDY与Al-Cu₂Sᵥ之间的σ-π协同键合作用可选择性稳定高指数(204)晶面而非(104)晶面，从而提供丰富的硫空位（Sᵥ）并增强π-back donation，提升材料的亲氧性与乙醇生成活性；相比之下，未经GDY修饰的Al-Cu₂Sᵥ稳定的是(104)晶面，乙醇活性明显偏低。进一步研究表明，Al-Cu₂Sᵥ/GDY不仅能增强COtop吸附、促进C─C耦合，还可抑制C─O键断裂，有利于CH₃CHO中间体形成，从而阻断乙烯生成路径。最终，该催化剂在工业级电流密度332.9 mA·cm⁻²下实现了58.4%的乙醇法拉第效率，稳定性优异，较Al-Cu₂Sᵥ提升两倍以上。该研究为高性能乙醇生产电催化剂的理性设计提供了新思路。
材料制备示意图和催化剂形貌
该工作得到国家自然科学基金（No.22375148、22531007）与国家重点研发计划（No.2022YFA1502902）的资助。
论文信息：
Modulating and Stabilizing High-Index Cu₂S Facet Through Graphdiyne Enables Efficiently Electrocatalytic CO₂ Reduction to Ethanol
Peng-Yu Shi1, Meng-Yu Lu1, Xin-Liang Fu1, Jing-Jing Hao, Yuan-Lu Guan, Ci-Chan Zhang, Si-Yuan Yang, Mei Wang*, Tong-Bu Lu*
Adv. Funct. Mater. 2026, 77283DOI: 10.1002/adfm.77283
论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.77283
