上大王亮/宾大Joseph S. Francisco/生态环境中心张鹏AFM：分子定制碳量子点助力C...

主要观点总结

本文报道了一种氰基功能化碳量子点调控的Cu基催化剂在电催化还原二氧化碳生成乙烯的反应中取得重要进展。该催化剂表现出高效的催化性能，乙烯的法拉第效率高达61%，电流密度达573 mA cm-2，且具有良好的稳定性。通过一系列实验和理论计算，揭示了氰基功能化在优化反应中间体的结合能、促进C-C耦合反应和提高水活化能力方面的关键作用。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

利用清洁可持续能源驱动的电化学二氧化碳还原反应是一种重要的碳中和技术，能够将CO2转化为高附加值化学品和燃料。铜基催化剂因其在将CO2转化为多碳产物方面的独特优势而被广泛研究，但在高电流密度下的选择性与活性仍有待提升。为突破这一瓶颈，研究者致力于通过多种策略调控催化剂表面性质，优化活性位点结构及反应决速步，进而提高对单一多碳产物的选择性。

关键观点2: 研究内容

本研究采用氰基功能化碳量子点（CQDs-CN）作为载体负载铜纳米颗粒，成功构筑了Cu-CQDs-CN串联催化剂。通过优化分子载体CQDs-CN的结构，实现了Cu纳米颗粒表面的均匀共价级功能化，同时介导界面电场再分布并稳定关键*CO衍生中间体，进而高效促进C–C耦合反应。

关键观点3: 实验结果

在1.0M KOH电解质中，Cu-CQDs-CN催化CO2还原生成乙烯时，法拉第效率高达61%，分电流密度达573 mA cm-2，且连续运行20h后性能仍保持稳定。实验结果和理论计算结果共同证实，氰基功能化CQDs可优化局部质子的供给和增强对*CO吸附能力，从而实现乙烯的高效生成。

关键观点4: 研究亮点

相对于传统有机官能团修饰铜催化剂的覆盖不均、界面作用弱等局限，以碳量子点（CQDs）作为分子载体，能够实现官能团的精准修饰、界面电子场的可控调控，并可灵活调节局部质子可用性。此外，该策略在气体扩散流动电解池的测试中显示出优异的性能，为分子级催化剂设计提供了可推广的思路。