《Angew》发表张和鹏教授和张秋禹教授团队关于铜镁双单原子催化剂协同催化CO2还原的研究成果

近日，学院张和鹏、张秋禹教授团队在《Angewandte Chemie International Edition》杂志在线发表题为《Cu–Mg Dual Single-Atom Catalysts with CO Spillover for Efficient CO₂ Electroreduction to CH₄》的研究论文。该研究提出一种在单相材料中构建具有精确间距的双功能活性位点的策略。通过引入具有“弱CO吸附–强CO脱附”特性的镁（Mg）作为中继位点，与铜单原子（Cu SAs）协同调控CO的活化与脱附。在富氮聚合物基体中精准构筑的CuN₂–MgN₂ 双单原子催化剂，使两种金属原子得以均匀分散，从而形成匹配的原子间距。机理研究表明，Mg 位点可精确调控*CO中间体的形成与脱附，同时其与Cu间的协同作用降低了*CO从Mg向Cu溢流的吉布斯自由能，促进了中间体的定向迁移，提高了 Cu 位点上 *CO 的局域浓度，从而加速CH₄的生成动力学。此外，Mg的引入还调控了Cu位点的电子结构，有效降低了CO₂还原制CH₄的反应能垒。得益于这种协同设计，CuN₂–MgN₂在CO₂ 电还原中实现了78.3%的CH₄法拉第效率，创造了CO₂电还原制CH₄领域的新纪录。

化学与化工学院24级博士研究生赵鹏为论文的第一作者，郭莹副教授、张秋禹教授、张和鹏教授为论文的共同通讯作者。西北工业大学为论文第一完成单位。该研究工作得到陕西省科技创新团队、国家自然科学基金等项目的资助支持。

论文信息：Peng Zhao, Jing Ai, Hao Jiang, Shaowei Yang, Haidong Shen, Jiarui Zhang, Ying Guo*, Qiuyu Zhang*, and Hepeng Zhang*. Cu–Mg Dual Single-Atom Catalysts with CO Spillover for Efficient CO₂ Electroreduction to CH₄. Angew. Chem. Int. Ed. 2025, e202516184.

全文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202516184

图1 催化剂结构表征

图2 催化剂电化学性能测试

文：郭莹、郑聪 

审核：陈凯杰