单原子催化剂（SACs）由于最大限度地提高了原子利用率，在电化学二氧化碳还原（ECR）方面具有广阔的应用前景。然而，由于合成单原子催化位点的高能垒不利于进一步的电子转移，产物通常仅限于CO，而不是碳氢化合物或含氧物。

近日，南京大学闵乾昊教授，华盛顿州立大学林跃河教授，Wenlei Zhu报道了一种以金属-有机配合物为原料，通过低温煅烧制备碳点（CDs）负载SACs的策略，在保持金属原子配位结构的同时，将含碳分子配合物转化为固态CDs。

文章要点

1）研究人员选择了EDTA铜二钠，即Na₂[Cu(EDTA)]作为演示。通过这种半转化策略，首次引入N，O配体，得到了两个N和两个O配位的单原子Cu位点（CuN₂O₂）锚定的Cu-CDs。

2）结果表明，Cu-CDs催化剂在−1.14~−1.64 V（vs.RHE）的较宽电位范围内，对CO₂电化学还原为CH₄表现出极高的选择性，99%以上的CO₂还原产物为CH₄。此外，在−1.44和−1.64 V下，Cu-CDs具有较高的CH₄ 法拉第效率（78%）和周转频率（2370 h⁻¹）。

3）密度泛函理论（DFT）计算进一步表明，CuN₂O₂活性位点的高选择性和活性是归因为适当提高的CH₄和H₂能量势垒以及对Cu活性位点的微调电子结构所致。

参考文献

Cai, Y., Fu, J., Zhou, Y. et al. Insights on forming N,O-coordinated Cu single-atom catalysts for electrochemical reduction CO2 to methane. Nat Commun 12, 586 (2021)

DOI：10.1038/s41467-020-20769-x

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20769-x