减小非均相纳米催化剂的尺寸通常有利于提高其在各种催化反应中的原子利用率和活性。但是，由于中间体在小尺寸（<15 nm）Cu纳米颗粒（NPs）上的结合力过强，该策略已被证明对于将铜基电催化剂将CO₂还原为多碳（C2+）产品效果不佳。

有鉴于此，天津理工大学鲁统部教授和Wen Zhang等人，通过结合Pyr-GDY，成功地提高了超细(约2 nm) Cu NPs的CO₂-C2+转化的选择性。

本文要点

1）pyrenyl-GDY (Pyr-GDY)作为载体，调节超细Cu NPs在CO2-C2+转化中的选择性，基于以下考虑:1) Pyr-GDY可以形成相互连接的三维纳米纤维网络，其末端含有丰富的乙炔基团，末端炔烃与Cu离子相互作用，为Cu催化剂提供丰富的结合位点;2)在Pyr-GDY合成过程中，通常使用Cu底物释放Cu离子催化单体聚合，此处的Cu底物可同时作为形成Cu催化剂的原料;3) Pyr-GDY具有包含sp-和sp2-杂化碳原子的独特电子结构，这种电子结构可以潜在地调控负载的Cu催化剂的电子结构，从而改变其对CO₂RR的选择性。

2）Pyr-GDY不仅可以通过调节催化剂的d带中心来放松被吸附的H*和CO*中间体在Cu NPs上的过强结合，还可以通过炔基与Cu NPs之间的高亲和力来稳定超细Cu NPs。

3）所得的Pyr-GDY-Cu复合催化剂对C2+产品的法拉第效率（FE）高达74％，显着高于无载体的Cu NPs（C2+的FE，〜2％），碳纳米管负载的Cu NPs（C2+的FE，18％），氧化石墨烯负载的Cu NP（C2+的FE，约8％）和其他报道的超细Cu NP。

总之，石墨烯对Cu催化CO₂电还原反应的选择性具有重要影响，为超细Cu NPs催化剂将CO₂转化为增值C2+产品提供了广阔的前景。

参考文献：

Chang, YB., Zhang, C., Lu, XL. et al. Graphdiyene enables ultrafine Cu nanoparticles to selectively reduce CO₂ to C2+ products. Nano Res. (2021).

DOI: 10.1007/s12274-021-3456-2

https://doi.org/10.1007/s12274-021-3456-2