单原子催化剂在电化学CO₂还原中有广泛前景，但是CO₂还原产物通常局限在CO，而非烃及其氧化衍生物，这是因为其需要更多电子转移，导致该反应面临着过高的能垒。有鉴于此，南京大学闵乾昊，华盛顿州立大学林跃河（Yuehe Lin）、Wenlei Zhu等报道了一种新颖的部分碳化策略，将单原子催化剂附近的电子结构进行修饰，导致反应中的关键中间体物种的能量降低。具体在碳点上构建了结构独特的CuN₂O₂位点，通过这种引入的氧配体，在催化剂中CO₂转化CH₄的反应中，40 mA cm^-2电流密度中实现了达到78 %的法拉第效率和99 %的选择性。通过理论计算进一步揭示了CuN₂O₂位点上实现的高选择性、催化活性是由于调控Cu活性位点上电子结构和CH₄和H₂反应能垒实现的。

本文要点：

（1）

催化剂制备。发展了一种碳点修饰单原子位点催化剂，通过低温煅烧（250 ℃）金属有机配合物（Na₂[Cu(EDTA)]）过程，其中金属有机配合物转化为碳点，同时金属催化剂的配位环境得以保留。因此，本文中首次实现了N, O配体修饰的Cu单原子结构。在较宽的电化学区间（-1.14~-1.64 V区间内实现了99 %的CH₄选择性）。

参考文献

Cai, Y., Fu, J., Zhou, Y. et al. Insights on forming N,O-coordinated Cu single-atom catalysts for electrochemical reduction CO₂ to methane. Nat Commun 12, 586 (2021).

DOI: 10.1038/s41467-020-20769-x

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20769-x