铜基催化剂的尺寸效应常被用来调节CO₂/CO电还原反应(CO₂/CORR)的活性和选择性。然而，目前在原子水平上调控Cu纳米团簇的尺寸方面，尚未取得突破性进展。

近日，南方科技大学段乐乐副教授报道了通过一般的炔键定向位点捕获法合成了一系列受限在GDY上的，大小受控的铜基催化剂，包括从单原子（SA）到亚纳米团簇（SCs，0.5−1 nm）再到纳米团簇（NCs，1−1.5 nm）。

文章要点

1）研究发现，在CO₂/CORR实验中，产物分布很大程度上取决于NC的大小。通常，具有较小NCs的催化剂活性较低，对CO的选择性较低，有利于H₂向CO₂RR转化。对于CORR，增大尺寸可以在–1.0 V vs. RHE的条件下将C₂₊/C₁比从0.35调节到398.5，并将CH₄ FE从51.3％减小到0.2％。

2）在最佳条件下，研究人员在Cu NCs催化剂上实现了312 mA cm^-2的高C₂₊分电流密度（1.0 M KOH，–1.0 V vs. RHE）和93.9％的FE（1.0 M KOH，–0.8 V vs. RHE）。此外，基于GDY载体的强大协调和约束作用，在电解过程中，Cu NCs具有长期稳定性。

该研究工作为了解CO₂/CORR的机理提供了独特的机会，并首次揭示了原子级Cu NCs的尺寸效应。

Weifeng Rong, et al, Size-dependent activity and selectivity of atomic-level Cu nanoclusters during CO/CO₂ electroreduction, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202011836

https://doi.org/10.1002/anie.202011836