在均相催化中，人們驗證調控活性位點的配位環境是增強催化活性和選擇性的有效手段，但是銅單原子催化劑（SACs）的多相性質給這一調控帶來了挑戰。有鑒于此，北京大學楊世和教授、高加力教授、東方理工大學M. Danny Gu教授等報道一種自下而上的方法，將預先形成的有機胺配位Cu2+嵌入還原氧化石墨烯（rGO）中來構建單原子催化劑（rGO@Cu-N(Hx)-C），從而在分子層面揭示鄰近的氮位點官能團（N-H或N-CH3）對CO2RR反應的影響。
本文要點：
（1）
研究結果表明，rGO@Cu-NHx-C的N-H部分可作為原位質子化試劑，加速二氧化碳還原為甲烷的動力學過程，其甲烷電流密度（163 mA/cm2）是修飾-CH3取代對應催化材料rGO@Cu-N-C的2.42倍。
（2）
原位光譜研究和DFT理論計算的結果表明，通過打開能量上有利的甲酰基途徑（OCHO途徑），而不是通常生成除甲烷外各種CO2RR的傳統CO途徑，實現了較高的甲烷法拉第效率（77.1 %）。
這項研究策略為精確調控單原子催化劑用于開發實現高效、選擇性的電化學CO2還原催化劑建立基礎。
參考文獻
Rongming Cai, Hong Zhu, Fei Yang, Min Ju, Xianzhen Huang, Jian Wang, M. Danny Gu, Jiali Gao, Shihe Yang, The Proximal Protonation Source in Cu‐NHx‐C Single Atom Catalysts Selectively Boosts CO2 to Methane Electroreduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2025
DOI: 10.1002/anie.202424098
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202424098
