在全球能源转型与双碳目标背景下，电催化因可在温和条件下将CO₂、含氮化合物等转化为高附加值化学品，被视为连接可再生能源与绿色化工的关键桥梁。传统纳米催化剂粒径通常在2–100 nm之间，表面结构不均一、活性位点模糊，难以在原子层面揭示结构与性能的构效关系。

原子精确的金属纳米团簇（atomically precise metal nanoclusters, APMNCs）由确定数目的金属原子和保护配体构成，其三维结构可通过单晶X射线衍射精确解析，有效弥补了单原子催化剂与传统纳米颗粒催化剂之间的鸿沟。在众多双金属团簇中，AgCu体系成本远低于Au、Pt、Pd，且Ag对CO₂小分子的良好吸附能力而Cu有促进C–C/C–N偶联的独特优势，已成为研究双金属协同效应的理想模型体系。

华南理工大学唐正华团队联合美国夏威夷大学Yingwei Li团队系统梳理原子精确AgCu 纳米团簇在电催化CO₂还原（eCO₂RR）、硝酸盐还原（eNO₃RR）及C–N键形成三大反应中的最新研究进展。综述从"合成-结构-性能-展望"四个维度展开：首先梳理了AgCu团簇的多壳层嵌套与原子级合金两类几何骨架，以及硫醇、炔配体对团簇成键模式（σ+π双配位）和电子离域的调控作用；随后结合原位表征与理论计算结果，剖析了Ag–Cu界面电荷重排、d带中心位移及配体动态演化如何共同决定反应路径与产物选择性。

在结构层面，作者将AgCu纳米团簇归纳为多层壳（multishelled）与合金化（alloyed）两类经典构型，并对比了硫醇盐与炔基两类配体对Ag、Cu空间分布及电子杂化程度的调控规律。研究指出，多层壳结构中Ag–Cu电子杂化较弱、电子态较为局域；而合金结构更易形成超原子电子构型，展现出更强的轨道杂化与更优异的催化性能。

在电催化性能层面，综述重点讨论了三类代表性反应：

（1）电催化CO₂还原反应。以氢化物掺杂的Ag₁₇Cu₁₀、Cu₁₄Ag₆及高核Cu₂₄Ag₅₄等团簇为例，阐明了Ag位点富集*CO、Cu位点稳定多碳中间体的协同机制，及其在高选择性制CO、乙醇等产物上的突破。

（2）电催化硝酸盐还原。介绍了炔保护的Ag₂₀Cu₁₂、Ag₁₃Cu₄等团簇在将废水中NO₃^-高效转化为NH₃方面的表现，为替代传统Haber–Bosch工艺、实现绿色合成氨提供了新路径。

（3）电催化C–N键形成。重点介绍了Ag₁₆Cu₁₈团簇，在环己酮肟电合成中实现47.4%的法拉第效率与95.4%的产物收率，同时将析氢副反应法拉第效率抑制至2.8%以下，从原子尺度揭示了应变-电子结构-催化性能之间的内在关联。

在展望部分，作者提出了五大发展方向：① 借助原位Raman、FTIR、同步辐射XAS与液相TEM等手段识别工况下的真实活性位点；② 设计不对称、异质及亚表面掺杂等非传统结构以强化协同效应；③ 借鉴酶催化原理构建手性口袋、限域反应空间与质子/电子中继；④ 推进千克级可控制备与膜电极器件集成；⑤ 利用AI与大数据反向设计高性能AgCu团簇。

文章信息

Yu Chen, Frank Liang, Lubing Qin, Yingwei Li*, Zhenghua Tang*. Atomically precise AgCu nanoclusters as efficient electrocatalysts for CO₂ reduction, nitrate reduction, and C–N bond formation. Polyoxometalates, 2026, 5(4): 9140143.

https://doi.org/10.26599/POM.2026.9140143

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