在均相催化中，人们验证调控活性位点的配位环境是增强催化活性和选择性的有效手段，但是铜单原子催化剂（SACs）的多相性质给这一调控带来了挑战。有鉴于此，北京大学杨世和教授、高加力教授、东方理工大学M. Danny Gu教授等报道一种自下而上的方法，将预先形成的有机胺配位Cu²⁺嵌入还原氧化石墨烯（rGO）中来构建单原子催化剂（rGO@Cu-N(H_x)-C），从而在分子层面揭示邻近的氮位点官能团（N-H或N-CH₃）对CO₂RR反应的影响。

本文要点：

（1）

研究结果表明，rGO@Cu-NH_x-C的N-H部分可作为原位质子化试剂，加速二氧化碳还原为甲烷的动力学过程，其甲烷电流密度（163 mA/cm²）是修饰-CH₃取代对应催化材料rGO@Cu-N-C的2.42倍。

（2）

原位光谱研究和DFT理论计算的结果表明，通过打开能量上有利的甲酰基途径（OCHO途径），而不是通常生成除甲烷外各种CO₂RR的传统CO途径，实现了较高的甲烷法拉第效率（77.1 %）。

这项研究策略为精确调控单原子催化剂用于开发实现高效、选择性的电化学CO₂还原催化剂建立基础。

参考文献

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‐NH_x‐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