通过精心设计的催化剂设计来调节反应中间体以控制反应方向对于提高电催化CO2RR对CH4的选择性至关重要。M-C(M=金属)键对于调节多电子反应特别重要，然而，它在纳米材料中的构建仍具有挑战性。近日，天津理工大学王梅、南开大学袁明鉴和河南工业大学Guodong Shi等通过在独特的石墨炔上原位锚定Cu SAs(单原子)，首次实现了化学键Cu-C(GDY)的构建，并用于高选择性电催化CO2还原为CH4。由于GDY的调控和Cu原子与石墨炔碳(Cu-C键)之间形成的杂化轨道，单个Cu原子的电子结构发生了变化，其价态高于Cu0。因此，它可以抑制Cu SAs的聚集，增强电荷转移，并调节CO2RR过程中的反应中间体，从而高度促进Cu SAs/GDY对CO2还原的电催化性能。结果表明，Cu SAs/GDY催化剂具有81%的高甲烷FE和良好的稳定性。原位拉曼光谱电化学和密度泛函理论(DFT)计算表明，由于Cu-C键的形成，在CO2还原过程中，*OCHO中间体的形成占主导地位(而不是Cu原子上的*COOH形成)，从而促进了CH4的形成。因此，研究人员发现在Cu SAs/GDY中构建Cu-C键可以提供有效的电荷转移通道，但最重要的是控制反应中间体并引导更容易生成CH4的反应途径，从而显着提高其催化性能，并且证明了非贵金属/GDY杂化材料在其他有用和高效的催化反应中的应用潜力。Constructing Cu-C Bond in Graphdiyne-Regulated Cu Single Atom Electrocatalyst for CO2 Reduction to CH4. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202203569
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