我国学者在电解质水溶液电化学方面取得进展

图 （a）氢键不平衡示意图；（b）体相水自由基与界面电化学反应协同示意图

　　在国家自然科学基金项目(批准号：22372027)的资助下，电子科技大学崔春华教授团队在电解质水溶液电化学领域取得进展，研究成果以“体相水氧化还原化学实现CO₂还原中的自由基介导C–C偶联（Bulk water redox chemistry enables radical-mediated C–C coupling in CO₂ electroreduction）”为题，于2025年9月22日发表在《自然·化学》（Nature Chemistry）杂志上。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41557-025-01948-z。

　　传统电化学理论认为电催化反应发生在电极-电解质界面，体相电解质仅提供反应环境和质子/氧源，因此制约了惰性分子活化、多碳产物合成等复杂电催化过程的深入理解。针对这一复杂反应过程，上述研究团队以甲酸盐电解液和铜催化剂为模型体系，结合拉曼光谱和电子顺磁共振等多种先进表征技术，探测了电解质水溶液中的氢键结构和自由基中间体，发现甲酸盐离子可重构体相水氢键网络，并诱导水产生多种氧化还原活性自由基（图a）。其中，羟基自由基（^•OH）可氧化甲酸盐（HCOO⁻），生成CO₂^•⁻中间体，进而转化为CO等关键C1物种。该路径突破传统电极界面反应的认识，使C1中间体在溶液中自发产生并迁移至铜电极表面，经界面催化作用实现C–C偶联，最终生成乙烯、乙醇等多碳产物（图b），形成“溶液相制备、界面处耦合”的协同反应机制。

　　该项研究揭示了电催化过程是体相水溶液与界面电化学反应协同的结果，为二氧化碳、氮气和甲烷等惰性小分子的活化和偶联提供了新的思路和方法。