北理工张加涛团队Angew: Cu-Pt催化剂精准调控质子化和二聚化反应，实现碳氢化合物定制生产

主要观点总结

本文研究了电化学二氧化碳还原反应（CO2 RR）中铜基催化剂的精确调控，通过引入铂单原子和铂纳米颗粒，实现了对关键中间体*CO和*H的竞争性覆盖的调控，从而提高了C2+产物的法拉第效率。本文亮点包括可控的胶体置换反应、原子设计的铂物种、电子结构研究及其实际应用潜力。通过XAFS分析，进一步探讨了Cu-Pt 1和Cu-Pt NPs的化学状态及电子结构。最后总结了该研究在电催化CO2RR中的实际应用前景。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

电化学二氧化碳还原反应（CO2 RR）是生产增值化学品的重要途径，有助于实现碳中和循环和减少温室气体排放。然而，选择性碳氢化合物生产的复杂反应途径使得精准调控困难。

关键观点2: 研究创新点

首次将铂单原子和铂纳米颗粒引入到铜催化剂的设计中，实现对CO氢化和CO偶联的可控选择。通过原子设计的铂物种和原子级界面，实现了C2+和甲烷的选择性生产，其中C2+的选择性在200 mA cm -2时达到70.4%，CH4的选择性达到57.7%。

关键观点3: 重要实验结果

Cu-Pt 1和Cu-Pt NPs催化剂在电催化CO2 RR中表现出优异的性能。在恒电流模式下（200 mA cm -2），Cu-Pt 1的C2+法拉第效率达到71.8%，而Cu-Pt NPs的主要产物为CH4，最大法拉第效率为58.9%。在稳定性测试中，Cu-Pt 1催化剂的电流密度和C2+法拉第效率保持稳定。

关键观点4: 机理研究

通过原位红外、原位拉曼实验和DFT理论计算，揭示了Cu-Pt 1和Cu-Pt NPs在CO2 RR中的内在机制。Pt单原子的引入提高了CO中间体的偶联效率，而Pt纳米颗粒的引入则促进了水的解离和氢气的生成。

关键观点5: 研究展望

该研究为铜基催化剂的设计提供了新的思路，并有望拓展到其他催化体系。通过精确调控原子级催化剂表面特性和反应路径，未来可以进一步提高电催化剂的性能，推动绿色能源转化和可持续化学制造的应用进程。