电还原可以利用可再生能源将二氧化碳升级为有附加值的化学品和燃料。通过这一途径合成的可再生甲烷将很容易利用现有的基础设施来进行天然气的分配和利用。

有鉴于此，加拿大多伦多大学Edward H. Sargent教授和华东理工大学李春忠教授等人，设计了一组配体稳定的金属氧化物团簇，并发现它们调节了铜催化剂上的二氧化碳还原途径，从而使甲烷电生产的活性达到了创纪录的新水平。

本文要点

1）设计并合成了配体稳定的氧化钴（CoO）纳米团簇。CoO团簇的大小控制在1.5至2.8nm之间，并且团簇在阴极电位下具有抗还原性，这一发现归因于使用聚（甲基丙烯酸）配体的稳定作用。

2）研究表明，合理选择CoO纳米团簇大小可以控制表面*H的覆盖率，以实现CO₂甲烷化的可控调节。这些团簇用于调节向CH₄形成的CO₂还原途径。在CoO/Cu/PTFE催化剂上，反应能的变化有利于CO加氢。

3）通过对CoO纳米团簇尺寸(2.5 nm)的优化，协同系统能够在225 mA cm⁻²的工作电流密度下实现60%的甲烷FE，并且在流通池系统中连续运行18 h以上，而不会显着降低性能。

参考文献：

Yuhang Li et al. Promoting CO₂ methanation via ligand-stabilized metal oxide clusters as hydrogen-donating motifs. Nat Commun, 2020.

DOI: 10.1038/s41467-020-20004-7

https://doi.org/10.1038/s41467-020-20004-7