由于存在还原电位相似的潜在产物，CO₂活化动力学缓慢。使得在CO₂电还原反应（CO₂RR）中实现CH₄的高选择性仍然是一个很大的挑战。研究发现，以多孔导电材料为载体的具有单一活性位点以稳定关键反应中间体是实现甲烷等单一产物高选择性的关键。

近日，中科院福建物构所曹荣研究员，柴国良研究员报道了对含有周期性排列的Cu-O₄结点的导电Cu-MOF进行电化学处理，成功在CuHHTP上沉积了均匀的Cu₂O（111）量子点。

文章要点

1）由于CuHHTP的晶体结构，CuHHTP中的部分Cu²⁺中心转变为平均尺寸为3.5 nm的活性Cu₂O量子点，并暴露出高暴露的(111)晶面，而来自非配位HHTP配体的羟基则不受约束。

2）所获得的Cu₂O@HHTP在电还原CO₂以产生CH₄时表现出良好的电导率和出色的活性，其法拉第效率非常高，为73％，分电流密度为10.8 mA cm^-2，优于大多数报道的催化剂。

3）研究发现，具有非常小的尺寸和唯一（111）晶面的均匀Cu₂O量子点以及释放的HHTP配体的丰富羟基（-OH）有助于提高对CH₄的选择性。而CuHHTP载体的高电导率加速了电子向活性位点和基材的转移，从而提供了大电流密度。

4）利用Operando ATR-FTIR的CO₂RR测量和吉布斯自由能计算阐明了CH₄反应途径的中间体与释放的HHTP配体之间氢键相互作用的重要性。

Highly Selective CO₂ Electroreduction to CH₄ by In Situ Generated Cu₂O Jun-Dong Yi, et al, Single-Type Sites on Conductive MOF: Stabilizing Key Intermediates with Hydrogen Bond, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202010601

https://doi.org/10.1002/anie.202010601