上海科技大学物质学院杨波课题组在阳离子-中间体复合物对铜表面二氧化碳电化学还原生成碳二产物反应的促进作用机制研究中取得进展。该理论模拟采用显式水溶液模型下的第一性原理分子动力学模拟和自由能采样技术，研究了Cu(100)电极/电解质界面碳二产物生成的关键基元步骤（CO二聚反应生成OCCO），并探索了OCCO形成过程中阳离子半径对反应的影响作用机制。针对CO二聚步骤，研究人员采用blue-moon方法通过沿着反应坐标的平均约束力积分得到反应自由能分布。通过对不同电解质模型下阳离子附近的氧原子的配位环境进行分析，提出了CO二聚反应中阳离子的动态配位机理。研究表明，CO中的氧原子可以作为阳离子的配体，使得体系中存在稳定的“阳离子-中间体”复合物。由于较大的阳离子可以同时与两个CO相互作用，从而促进两个CO分子形成C-C键，所以形成的阳离子-中间体复合物对于促进碳二物种的形成是至关重要的。经典MD模拟也提供了强有力的证据：对于较大的阳离子，两个氧原子都可以参与配位。该成果以“Promotional Role of a Cation Intermediate Complex in C₂ Formation from Electrochemical Reduction of CO2 over Cu”为题，在学术期刊ACS Catalysis上在线发表。