近日，材料领域国际顶级期刊Advanced Functional Materials（《先进功能材料》）在线发表了材料化学教研室张权副教授在二氧化碳电化学还原领域最新共同研究成果。论文题为“Coupling *CO Protonation on Cu Single Atoms With H2O Dissociation on Bi Nanoclusters for Synergistic CO2-to-Methanol Electrosynthesis”（铜单原子上∗CO质子化耦合铋纳米团簇上水解离实现协同电催化二氧化碳还原制甲醇）。南京邮电大学博士研究生杨统林为论文第一作者，南京邮电大学杨方麒副教授、我院张权副教授、南京大学朱文磊教授为共同通讯作者，湖北师范大学为论文第二通讯单位。Advanced Functional Materials是原中科院一区TOP期刊、自然指数（Nature Index）期刊，致力于发表材料科学各领域的原创性突破性研究成果，最新影响因子为 19.9。
CO2电还原制备甲醇是实现碳循环利用的重要路径，但高选择性合成甲醇仍面临很大挑战。该研究构筑氮掺杂分级多孔碳负载铜单原子 铋纳米团簇双位点催化剂。实验与理论计算结果表明：Cu单原子位点负责∗CO中间体生成与质子化；Bi纳米团簇促进水分子解离，为邻近Cu位点供给活性氢；双组分电子效应强化∗CO吸附、降低质子化能垒，同时碳载体的分级限域效应能够富集中间体，并且抑制金属组分迁移团聚，提升催化剂稳定性。
电化学测试表明，H型电解池中催化剂甲醇法拉第效率可达73.6%，可稳定运行120 h；流动电解池条件下甲醇法拉第效率82%，甲醇部分电流密度达 106.6 mA·cm-2。原位红外表征、动力学同位素效应、X射线吸收谱等多种表征结合DFT理论计算阐明了反应机制，为原子级双位点协同电催化剂的设计提供新思路，对开发高性能CO2电还原制甲醇催化体系具有重要参考价值。
理论计算图
该工作得到了国家自然科学基金（No.22302097、22302062）和水污染控制与资源绿色循环全国重点实验室开放基金等项目的资助。
论文信息：
Coupling ∗CO Protonation on Cu Single Atoms With H2O Dissociation on Bi Nanoclusters for Synergistic CO2-to Methanol Electrosynthesis
Tonglin Yang, Fangqi Yang*, Quan Zhang*, Haoming Yu, Xuanzhao Lu, Wenlei Zhu*
Adv. Funct. Mater., 2026, 0:e78736
DOI:10.1002/adfm.78736
论文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.78736
