有機(jī)溴化物與CO₂的電羧化反應(yīng)生成高附加值的羧酸，可以由可再生能源提供動力，為促進(jìn)碳平衡提供了一種有前景的解決方案。由于CO₂和芳基溴的同時活化和競爭反應(yīng)的困難，在沒有犧牲陽極的情況下實(shí)現(xiàn)高反應(yīng)活性和選擇性仍然是一個挑戰(zhàn)。

基于此，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所李燦院士、肖建平研究員和劉龑研究員等人報道了一個在陰極上高效的芳基溴電羧基化以及在陽極上析氧反應(yīng)（OER）的例子。以CuAg納米線為陰極催化劑制備羧酸的法拉第效率（FE）為98%。

通過DFT計算，作者研究了PhCOOH產(chǎn)率提高的化學(xué)機(jī)理。在2D活度圖中，對比Cu和Ag，三種CuAg都位于活度較高的區(qū)域，證實(shí)了CuAg在合成PhCOOH的催化劑中具有最好的活性。

CuAg-1、CuAg-2和Ag位于R2區(qū)域，CuAg-3和Cu位于R3區(qū)域，證明了催化劑上的反應(yīng)分別受初等步驟R2和R3的限制。

在純Cu和CuAg-3上，COOH*和Ph*的耦合R3為電位決定步驟（PDS），其最大反應(yīng)自由能分別為-0.89和-1.18 eV，而引入Ag原子后，PDS變?yōu)镃O₂活化R2。

在純Ag、CuAg-1和CuAg-2上，PDS為R2，最大反應(yīng)自由能分別為-0.93、-1.20和-1.21 eV。根據(jù)反應(yīng)自由能的計算，吸附的COOH*負(fù)能量越大，有利于R2反應(yīng)，但不利于R3反應(yīng)。

因此，吸附COOH*的性能是PhCOOH合成反應(yīng)的關(guān)鍵。結(jié)果表明，Ag的引入使COOH*和Ph*更容易耦合，CuAg催化劑的Cu結(jié)構(gòu)域有利于CO₂的活化。

CO₂ Fixation with Aryl Bromide toward Carboxylic Acid Enabled by Bifunctional CuAg Electrocatalysts. ACS Catal., 2023, DOI: https://doi.org/10.1021/acscatal.3c02791.