独特的铜纳米簇设计提高了二氧化碳的还原选择性

虽然卑微的铜（Cu）可能没有金或银的吸引力，但其非凡的多功能性使其在尖端研究中具有不可估量的价值。东北大学、东京理工大学和阿德莱德大学的科学家们合作推出了一种提高电化学二氧化碳还原过程选择性和可持续性的方法

通过在原子水平上对铜纳米簇（NC）的表面进行工程设计，该团队为高效和环保的碳转化技术开辟了新的可能性。这一突破不仅展示了铜在可持续化学中的变革潜力，也突显了全球合作在应对碳排放等紧迫挑战方面的关键影响

研究结果发表在2024年12月4日的Small杂志上。

近年来，电化学二氧化碳还原反应（CO2RR）因其将过量大气二氧化碳转化为有价值产品的潜力而受到广泛关注。在所研究的各种纳米催化剂中，NC因其相对于较大纳米粒子的独特优势而脱颖而出

在这个家族中，铜NCs展现出了巨大的前景，提供了可变产品的形成、高催化活性和可持续性。尽管有这些优点，但在工业规模上实现对产品选择性的精确控制仍然是一个挑战。因此，目前的研究主要集中在完善这些特性上，以释放铜NCs在可持续二氧化碳转化方面的全部潜力

“为了实现这一突破，我们的团队必须在原子尺度上修改NC，”东北大学的Yuichi Negishi教授解释道，“然而，这非常具有挑战性，因为NC的几何形状在很大程度上取决于我们需要改变的精确部分。这就像试图移动建筑物的支撑柱。”

他们通过改变表面上的硫醇配体（PET:2-苯乙硫醇盐；CHT:环己烷硫醇盐）成功合成了两个具有相同结构的Cu14-NC。克服这一限制需要开发一种精心控制的还原策略，该策略能够创建两个具有不同配体的结构相同的NC，这是NC设计向前迈出的重要一步

尽管这些NC具有几乎相同的几何形状，这些几何形状来自两种不同的硫醇盐配体，但当测试它们对二氧化碳还原的催化活性时，它们表现出明显不同的产物选择性。这些变化影响了CO2RR的整体效率和选择性。根岸总结道：“这些发现对于推进将稳定性与高选择性相结合的Cu NC的设计至关重要，为更高效、更可靠的电化学CO2还原技术铺平了道路。”