原子精确纳米团簇具有明确的原子组成与结构，是解析催化活性位点构效关系和设计高效二氧化碳电还原（eCO₂RR）催化剂的理想研究平台。相比反应过程中易发生结构重构的传统铜基材料，铜氢纳米团簇具有确定的晶体结构和清晰的配体环境，有利于揭示活性位点与催化选择性之间的内在关联。

然而，氢配体如何调控Cu活性位点，以及氢化物的含量与空间分布如何影响CO₂还原路径和产物选择性，仍缺乏清晰认识。厘清氢化物分布、Cu–H活性位点结构与催化选择性之间的内在关系，有助于实现活性位点的理性构筑与目标产物的定向调控。

针对上述科学问题，焦奎拔尖241班本科生相宗辰同学自大一进入汪恕欣教授课题组开展科研攻关，采用配体调控策略，成功构筑了两种原子数相同、但氢含量和表面配位环境显著不同的Cu₂₅氢化物纳米团簇，并结合单晶X射线衍射、电化学测试、原位光谱表征及理论计算，系统揭示了Cu–H活性单元与CO₂电还原选择性之间的构效关系。

图1. 配体调控Cu₂₅团簇Cu-H/Cu-S活性位点与CO₂电还原C₁/C₂选择性示意图

本研究构建了膦配体保护的Cu₂₅H₂₂-P和硫醇盐配体保护的Cu₂₅H₁₀-S两种原子精确铜氢纳米团簇，实现了CO₂电还原C₂/C₁产物选择性的精准调控，其中Cu₂₅H₂₂-P的C₂产物法拉第效率最高达47.99%（−1.4 V_RHE），Cu₂₅H₁₀-S的C₁产物法拉第效率最高达62.15%（−1.3 V_RHE）。该体系的核心创新在于，通过配体调控氢化物含量、空间分布及Cu–H位点的可接近性，重塑表面Cu活性位点的空间构型，进而引导不同的eCO₂RR路径。借助单晶X射线衍射、原位ATR-SEIRAS及DFT理论计算，研究揭示了富Cu–H的连续Cu位点有利于促进C–C偶联并生成C₂H₄，而空间隔离的Cu位点及与活性中心分离的内核氢化物更有利于深度氢化生成CH₄，从而阐明了氢化物分布与Cu–H位点可接近性调控eCO₂RR产物选择性的内在机制。

该成果以“Ligand-controlled engineering of Cu–H active sites on Cu₂₅ hydride nanoclusters for efficient CO₂ electroreduction”为题，发表在期刊Nanoscale上。论文第一作者为焦奎拔尖241班相宗辰，通讯作者为汪恕欣教授、马晓双副教授。