【JACS】武汉大学魏振威/王功伟/中山大学霍新明：基于原位质谱技术的电化学过程机制解析

背景: 电化学CO₂还原是实现碳中和的关键技术，但均相催化过程中金属中心价态演变快、活性中间体寿命极短，传统表征手段难以捕获。电化学与质谱联用面临高时空耦合难题：质谱电离需千伏高压，而电化学反应需毫伏级精准电位控制，两者直接耦合存在根本性冲突。研究目的: 武汉大学魏振威/王功伟团队与中山大学霍新明团队合作，开发了浮地电化学电喷雾电离（FE-ESI-MS）策略，旨在实现电化学反应与质谱检测的时空耦合，为解析复杂电催化机理提供原位分析平台。结论: 该技术通过浮地设计实现了−12 V至+12 V连续电位调控（精度1 mV）和微秒级时间分辨，成功捕获了寿命仅0.33 μs的瞬态中间体。在菲咯啉铜催化CO₂电还原体系中，首次实验验证了Girard异构化过程，并捕获了双核、三核铜簇等关键活性中间体，系统阐明了铜簇驱动CO₂电还原的完整反应路径，为理解均相电催化动态演化机制提供了全新视角。