我们可能在期待一个更光明的空气质量未来，这要感谢铜纳米簇，它们可能通过电化学过程帮助我们减少碳排放。
尽管铜（Cu）没有黄金或白银那样光辉的形象，但它的惊人适应性使其在先进研究中不可或缺。来自东北大学、东京理科大学和阿德莱德大学的科学家共同揭示了一种革命性的技术，以提高电化学CO2还原方法的选择性和可持续性。通过在原子级别上操纵铜纳米簇（NCs）的表面，这个团队为更有效和环保的碳转化技术打开了大门。这一进展不仅突显了铜在可持续化学中的变革能力，还强调了全球合作在应对碳排放等紧迫问题上的重要作用。
这些研究结果于2024年12月4日发表在Small上。
电化学CO2还原反应（CO2RR）因其将过量的气态CO2转化为有用产品的能力，最近备受关注。在众多研究的纳米催化剂中，NCs因其相比于较大纳米颗粒的独特优势而脱颖而出。在这一组中，铜NC展示了显著的潜力，能够在保持高催化效率和可持续性的同时形成多种产品。然而，实现行业规模上对产品选择性的精确控制存在挑战。因此，目前的研究集中在改善这些特性，以最大化铜NC在可持续CO2转化中的有效性。
东北大学的根岸雄一教授表示：“为了实现这一重大突破，我们的团队需要在原子水平上调整NCs。这相当困难，因为NCs的形状在很大程度上依赖于我们需要修改的特定组分。这就像试图移动结构的一个关键支撑梁。”
他们成功创造了两个保持相同结构框架的Cu₁₄ NCs，方法是改变其表面的硫醇配体（PET：2-苯乙硫醇; CHT：环己基硫醇）。克服这个挑战涉及开发一种精确控制的还原策略，使得能够创建出两个结构相同但配体不同的NCs——这是NC设计上的一个重要里程碑。尽管取得了这些突破，团队仍然注意到这些NCs之间稳定性的差异，这与簇之间的相互作用变化有关。这些差异对于确定这些NC在催化任务中的可持续性至关重要。
尽管这些NC由于两种不同的硫醇配体而呈现出几乎相同的形状，但它们在CO2还原测试中的产物选择性却显著不同。这些变化影响了CO2RR的整体有效性和选择性。
根岸总结道：“这些发现对推动结合耐用性和高选择性的铜NC设计至关重要，为更有效和可靠的电化学CO2还原技术奠定了基础。”
