聚苯胺负载铜纳米晶电催化CO2还原制甲烷：选择性转化与能源储存新策略

研究人员开发了聚苯胺(PANI)负载铜纳米簇(CuNCs)催化剂，通过电催化将CO2高效转化为甲烷(CH4)，法拉第效率达68.6%±2.2%。该研究解决了多碳副产物竞争难题，PANI基质不仅稳定分散Cu(111)晶面纳米簇，还促进质子传递氢化*CO中间体，为清洁能源储存与CO2资源化提供新途径。

　　

这项突破性研究展示了如何用聚苯胺(PANI)像"分子脚手架"一样固定铜纳米晶(CuNCs)，将温室气体CO₂变废为宝。科学家们发现，当铜原子在PANI的氧化翠绿亚胺基质(EB)中"安家"时，会自发排列成具有(111)晶面的完美纳米簇——就像被智能模具塑形的金属积木。这些纳米簇不仅分布均匀，还在PANI的"质子高速公路"协助下，把反应中间体*CO快速氢化成甲烷(CH₄)，而非其他研究中常见的乙醇或乙烯等多碳产物。

通过实时拉曼光谱观测，团队捕捉到PANI创造的亲水微环境如何像"分子磁铁"般增强CO₂吸附。在电流密度-300mA cm^-2时，该催化剂表现出68.6%的甲烷选择性，能量效率达55.5MJ kg^-1——相当于将每公斤CO₂转化为与天然气同等热值的燃料。这种"聚合物-金属"协同策略，为现有天然气基础设施直接利用电合成甲烷开辟了新路径，或许未来加油站会被"CO₂电解站"取代呢！