昆明理工大学陕绍云&姚凯利：电催化CO2甲烷化——多活性位点协同催化实现高效甲烷合成

背景：随着全球碳中和目标的推进，利用可再生能源驱动的电催化CO2还原技术成为实现碳循环和绿色能源转化的重要途径。甲烷因其高能量密度和易于储存运输的优势，成为极具价值的能源载体，但该过程面临反应路径复杂导致选择性与电流密度难以兼顾的挑战。研究目的：针对上述挑战，研究团队旨在设计一种基于Cu/Al的多位点异质电催化剂，通过构建具备CO2活化、H2O解离和关键中间体生成三重功能耦合的催化体系，以实现高电流密度下CH4的高选择性生成。结论：研究成功制备了Cu/γ-Al2O3催化剂，通过原子级分散的Cu纳米团簇与γ-Al2O3载体构建了多活性位点协同体系。实验表明，该催化剂在500 mA cm−2的高电流密度下，实现了72%的甲烷法拉第效率和55小时的稳定性。机理研究阐明了Cu、γ-Al2O3及其界面位点分别负责CO2活化、H2O解离和关键*CHO中间体生成，通过协同作用打破了线性结垢极限，为高性能CO2RR催化剂的理性设计提供了理论依据。