日印科学家开发催化剂，将CO2制甲醇副产物降至11%以下

维度网讯，日本东北大学（Tohoku University）和印度印多尔理工学院（Indian Institute of Technology Indore）的科学家联合开发出一种铜纳米簇催化剂，可将二氧化碳转化为甲醇，同时大幅减少不必要的副产物甲酸盐。该研究在温和条件下实现了二氧化碳向有价值燃料的转化。

研究团队合成了一种硫化物模板化的铜纳米簇（S@Cu50S12(StBu)20(CF3COO)12），其内部结构具有精确可控的核壳结构：内核为S@Cu14S12，外层由Cu36(StBu)20壳包裹，并由硫醇配体保护。通过调节Cu(I)和Cu(II)氧化态的比例，团队在不改变催化剂整体几何结构的情况下，改变了电化学反应的产物路径。与传统铜催化剂相比，这种新型纳米簇在-1.0伏（相对于可逆氢电极RHE）下，将甲酸盐的法拉第效率从约38%降至11%以下，同时甲醇的法拉第效率达到约19%，而旧催化剂完全不产生甲醇。

团队指出，对Cu(I)/Cu(II)平衡的微妙调控可以从根本上重新定向反应路径，提供了一种分子层面的策略来克服铜纳米簇催化中固有的选择性限制。在纳米簇中心添加硫离子会改变其电子结构，影响反应中间体与催化剂表面的相互作用。东北大学副教授根岸雄一（Yuichi Negishi）博士总结道，这项研究首次明确证明，精确调控铜纳米簇中的铜价态可以直接影响二氧化碳还原路径的选择性。

该研究已发表在开放获取期刊《JACS Au》上。