Nature Communications 16, Article number: 9426 (2025)

https://www.nature.com/articles/s41467-025-64472-1

化學系陳浩銘教授領導的研究團隊，運用一系列臨場同步輻射X光光譜技術，加以解析其高選擇性背後的反應機制。其中的關鍵技術為臨場高能解析X光吸收光譜，研究團隊首次成功捕捉到直接的光譜證據。研究結果顯示，硫族陰離子不僅能穩定催化結構、避免亞銅（Cu+）被過度還原為金屬態銅（Cu0），維持有利於單碳產物（一氧化碳與甲酸）生成的電子組態，更在 Cu+活性位點中誘發電荷再分佈，動態穩定了氧端吸附的甲酸中間體，使二氧化碳還原反應途徑幾乎完全導向生成甲酸。在硫族元素誘發的電荷再分佈作用下，銅硫族化物能有效抑制一氧化碳與其他多碳產物的競爭還原路徑，達到近乎 100% 的甲酸選擇性。其中，硫化銅催化劑在−0.6 V下達到90%的甲酸法拉第效率，且甲酸生成電流超過安培等級，展現出實際工業應用的潛力。本研究不僅揭示了電荷再分佈在選擇性電催化反應中的關鍵作用，也為電催化劑電子結構的理性調控提供了全新的設計思路。