CO₂还原，既关乎环境，又关乎能源，是目前材料、化学领域科学家关注的重点议题。今天，我们要分享的是来自国际顶级研究团队关于CO₂还原最新的2篇Nature Catalysis工作。

一篇来自斯坦福大学崔屹团队，主要是关于理论指导Sn/Cu合金催化剂的设计制备，并在低过电位条件下实现了CO₂高选择性还原制甲酸盐。另一篇来自加州大学伯克利分校JoelW. Ager团队，他们发现了氧化物衍生的Cu基CO₂电催化还原中的产物对应三种特异性的活性位点！

一、斯坦福大学崔屹团队：理论指导Sn/Cu合金高效CO₂还原！

拟探索的问题：

在低过电位条件下，CO₂还原制甲酸盐选择性较差，难以满足实际应用！

研究亮点:

1. DFT理论指导催化剂设计

理论研究发现，在Sn中掺Cu形成Sn/Cu合金可以有效抑制HER和CO形成，从而提高CO₂还原制甲酸盐的活性和选择性。

2. 实现了在低过电位下高选择性还原CO₂制甲酸盐！

制备了一种CuSn₃合金催化剂，并实现了在低过电位条件下高效CO₂还原制甲酸盐，法拉第效率95%（-0.5 V vs RHE）

3. 揭示了合金协同作用机理

原位X射线吸收精细结构谱表明，电子从Sn传递到Cu，从而使Sn在工作条件下保持正价氧化态。

图1. 理论计算

图2. 制备过程

图3. 电催化活性

参考文献：

Xueli Zheng, Yi Cui et al. Theory-guidedSn/Cu alloying for efficient CO₂ electroreduction at lowoverpotentials. Nature Catalysis 2018.

https://www.nature.com/articles/s41929-018-0200-8

二、加州大学伯克利分校Joel W. Ager团队：发现Cu基CO₂电催化还原中的产物特异性活性位！

拟探索的问题：

Cu催化剂电催化CO₂还原会产生多种产物，这些不同产物是否具有各自不同的活性位，能否对产物选择性进行控制？

研究亮点:

1. 发现Cu电催化CO2还原中的三种特异性活性位

利用同位素标记法，同时还原¹³CO和¹²CO混合物，发现氧化物衍生的Cu催化剂中含有三种特异性活性位用于C-C偶联：一种用于生成乙醇和醋酸盐，一种用于生成乙烯，第三种用于生成丙醇。而在多晶Cu催化剂以及单晶（100）和（111）铜表面，均未发现以上现象。

2. 发现产物选择性关键指标

通过对产物的同位素组成进行分析，研究人员认为，*COOH的吸附能可能是特性活性位点产物选择性的关键指标。

图4. 不同活性位还原示意图

参考文献：

Yanwei Lum, Joel W. AgerEvidence forproduct-specific active sites on oxide-derived Cu catalysts for electrochemicalCO₂ reduction. Nature Catalysis 2018.

https://www.nature.com/articles/s41929-018-0201-7