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南開大學劉暉教授、程雅慧副教授、天津大學劉輝教授、溫州大學肖遙教授等報道以金屬氧化物擔載的Cu單原子催化劑，包括Al₂O₃-Cu_SAC, CeO₂-Cu_SAC, TiO₂-Cu_SAC作為理論模型，研究電子結構和CO₂RR性能之間的關系。

在這種催化劑中，Cu位點和載體之間的電子型金屬載體相互作用（EMSI）產生的電荷轉移能夠顯著調節Cu的電子結構，產生不同的最高占據軌道。

本文要點：

（1）

Al₂O₃-Cu_SAC的最高占據軌道3d_yz能夠通過3d_yz-π*電子反饋作用增強CO的吸附強度，降低C-O化學鍵。這種作用減少C-C偶聯反應的能壘，因此促進生成多碳產物。

（2）

TiO₂-Cu_SAC作的最高占據3d_z2軌道加快H₂O分子活化，降低生成CH₄所需的能量。增強活化H₂O能夠增強競爭性HER反應，阻礙TiO₂-Cu_SAC生成CH₄的高選擇性。

（3）

CeO₂-Cu_SAC的最高占據軌道3d_x2-y2促進CO₂活化，其限域電子結構阻礙C-C偶聯反應的發生。CeO₂-Cu_SAC具有合適的水分子活化能力，促進*CO深度加氫，并且有助于避免HER反應。

因此，CeO₂-Cu_SAC在電流密度為400 mA cm^-2表現最高的CH₄法拉第效率（70.3 %）。

參考文獻

Zhang, Y., Chen, F., Yang, X. et al. Electronic metal-support interaction modulates Cu electronic structures for CO₂ electroreduction to desired products. Nat Commun 16, 1956 (2025). 

DOI: 10.1038/s41467-025-57307-6

https://www.nature.com/articles/s41467-025-57307-6