天津理工大学/南开大学/新加坡国立大学合作JACS： 模块化可定制石墨炔，实现CO2电催化“结构—性能”精准调控

本文针对电催化CO2还原中活性位点难以精确定义与调控、竞争性氢析出反应干扰等关键问题，提出模块化分子积木策略构建可定制石墨炔材料。研究通过13种分子模块库实现活性位点电子结构的原子级精准调控，发现活性炔基碳氧化态与CO2还原活性呈火山型关联，并建立可预测催化性能的电子描述符模型。实验证实通过调控sp杂化碳氧化态可优化中间体结合能，打破CO2还原与析氢反应的传统权衡，实现CO/H₂比例从1:10到13:1的精准控制，其中3F-GDY催化剂实现93%法拉第效率并稳定运行90小时。该工作建立了从分子结构到催化性能的可预测设计体系，为合成气生产和能源转化提供了新范式。