通过CO₂电化学还原进行可再生制备CH₄是一种符合可持续发展需求并且得到多用途能源载体，能够与现有的设备兼容。但是传统碱性、中性电催化CO₂制备CH₄的体系面临你着CO₂转化为碳酸盐造成的损失，因此将损失的CO₂恢复需要额外能源输入，导致制备CH₄的耗能高于CH₄的加热所产生的能量。

有鉴于此，多伦多大学Edward H. Sargent、David Sinton等报道通过配位方法进行酸性电解液选择性电催化制备CH₄，该体系使用能够与Cu成键的多齿配体，稳定Cu离子，在酸性电催化CO₂还原反应中实现了71 %较高的CH₄法拉第效率。

主要内容

（1）

发现使用六齿配体乙二胺四乙酸能够与Cu螯合，从而稳定Cu离子，调控Cu簇的尺寸，生成Cu-N/O单原子位点，从而在酸性电催化CO₂反应中实现了较高的CH₄选择性。

（2）

当100 mA cm^-2电流密度，实现了71 %的CH₄法拉第效率，而且CO₂的损失仅为<3 %，整体能量密度（创造单位GDP所需的能源）达到254 GJ/tonne CH₄，仅为目前电化学制备方法的一半。

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Mengyang Fan, Rui Kai Miao, Pengfei Ou, Yi Xu, Zih-Yi Lin, Tsung-Ju Lee, Sung-Fu Hung, Ke Xie, Jianan Erick Huang, Weiyan Ni, Jun Li, Yong Zhao, Adnan Ozden, Colin P. O’Brien, Yuanjun Chen, Yurou Celine Xiao, Shijie Liu, Joshua Wicks, Xue Wang, Jehad Abed, Erfan Shirzadi, Edward H. Sargent & David Sinton, Single-site decorated copper enables energy- and carbon-efficient CO₂ methanation in acidic conditions. Nat Commun 14, 3314 (2023)

DOI: 10.1038/s41467-023-38935-2

https://www.nature.com/articles/s41467-023-38935-2