电催化能源小分子转化是连接可再生能源与绿色化工生产的关键桥梁。以H2O、CO2、N2等原料为起点，通过电化学路径在温和条件下合成燃料与高附加值化学品，既能实现电力到化学品的定向转化，也可为可再生能源消纳提供解决方案。近期，51吃瓜
何传新教授团队，在这一方向上取得重要研究进展，发表一系列高水平学术论文，为高性能电催化材料的设计制备提供了新的思路。
（1）针对中性条件下电催化硝酸盐还原制氨动力学缓慢、析氢竞争剧烈的核心难题，提出了一种自维持动态碱性微环境调控策略。通过构建MnFe双位点氧化物，其中Fe位点负责活化NO3-并在电位驱动下动态捕获OH-形成FeOOH，于电极-电解质界面自发建立局部碱性微环境，有效抑制析氢反应；Mn位点则稳定高价Fe物种并持续解离界面水分子补给OH-，确保碱性微环境的持久维持。基于这一自维持机制，一维MnFeOx催化剂在中性介质中实现了95.9%的氨法拉第效率与12.3 mg h-1 cm-2的产率，并可稳定运行20小时以上。该工作将局域pH调控从外部干预推进至智能自调节新阶段，为中性条件下高效电催化氮转化提供了全新的材料设计范式。相关成果以“Self-Sustaining Dynamic Alkaline Microenvironment-Mediated Efficient Nitrate Electroreduction to Ammonia on MnFeO in Neutral Electrolyte”为题发表于Angewandte Chemie International Edition，博士生贾欣湄为第一作者，张雪副教授、何传新教授为共同通讯作者。
（2）针对超小双金属团簇在高温制备过程中易迁移、团聚和相分离等问题，研究团队提出双重空间限域策略，将金属有机框架的孔道限域与静电纺丝聚合物基体的物理限域相结合，成功制备了均匀分散于多孔碳纳米纤维中的RuBi双金属异质团簇。该结构能够有效抑制金属物种的迁移与烧结，并通过Ru、Bi之间的界面电子相互作用调控活性位点的局域电子结构，优化反应中间体的吸附，促进碱性析氢过程中的水分子解离。得益于双重限域效应与异质界面的协同作用，所制备催化剂表现出优异的碱性析氢活性和稳定性。该研究为超小双金属异质团簇的可控制备及高效电催化材料的设计提供了新思路。相关成果以“Highly Stabilized and Accessible Sub-Nanometer RuBi Heteroclusters Drive Efficient Alkaline Hydrogen Evolution”为题发表于Angewandte Chemie International Edition，我院硕士生黄倩为第一作者，蔡慧珠助理教授、何传新教授为共同通讯作者。
（3）针对酸性CO2电还原中HER严重、传统静态修饰难以兼顾抑制HER与传质的难题，通过Au-S键将温敏聚合物PNIPAM接枝到Au电极表面，构建了一种可温度调控的动态电催化界面。PNIPAM在LCST上下发生可逆的伸展-收缩构象转变，低温伸展态保障CO2扩散与CO脱附通道，高温收缩态形成疏水层，有效阻挡H⁺传输并抑制HER。结合周期性温度脉冲策略，该动态界面在pH=1强酸性电解液中实现了96.3%的CO法拉第效率，并可稳定运行超过210 h。原位谱学、分子动力学及有限元模拟进一步阐明了两种构象下界面水结构、质子分布及中间体演化规律。该研究跳出了传统静态分子修饰的思路，证明了热响应动态界面在酸性CO2电还原中的巨大潜力，也为其他需权衡竞争副反应与传质矛盾的电催化体系提供了新借鉴。该成果以“Constructing a Dynamic Interface via Thermoresponsive Polymers to Promote CO2 Electroreduction in a Strongly Acidic Electrolyte”为题，发表在Journal of the American Chemical Society上，我院博士后罗凤婷，博士生韦凤丽为共同第一作者，蔡慧珠助理教授、杨恒攀副教授、何传新教授为共同通讯作者。
（4）银因其高导电性和结构稳定性而被广泛研究作为电化学CO2还原的电极材料。然而，银催化剂对CO中间体吸附较弱，阻碍了多电子产物的形成。本研究提出了一种表面分子功能化策略，通过在银催化剂表面锚定功能修饰分子构建局部氢键网络，利用O···H–O相互作用稳定*CO中间体，显著延长其表面停留时间，从而突破了银催化剂仅能进行两电子还原的本征限制，实现了CH4、C2H4、C2H5OH和CH3COOH等多电子产物的高效生成。在400 mA cm-2电流密度下，多电子产物的法拉第效率达到24.2%，且催化剂表现出优异的长期稳定性。这一成果不仅拓展了银基催化剂在CO2电还原中的应用潜力，也为设计高效、稳定、低成本的碳中和电催化材料提供了重要的理论指导和实验依据，对推动电化学CO2还原技术的工业化应用具有重要意义。该成果以“Hydrogen Bond Stabilized *CO Intermediate Enables CO2 Electroreduction to Multi-Electron Products”为题，发表在Nature Communications上，我院硕士生章炜烙为第一作者，杨恒攀副教授、何传新教授为共同通讯作者。
（5）针对低浓度中性废水中硝酸盐还原面临的传质受限、析氢副反应竞争激烈及活性氢供应不足等瓶颈，本研究提出晶格应变工程与界面水网络管理双重协同调控策略。通过双金属共蒸发在碳纸上构建Ni基合金催化剂，利用原子半径差异引入局域拉伸应变，诱导活性位点电子结构重构并优化d带中心，增强含氮中间体的吸附活化与N-O键断裂；同时应变表面打破稳定的四配位氢键水网络，增加活泼的二配位氢键水和自由水比例，促进水解离持续供氢，在提升加氢还原速率的同时从源头压制析氢副反应。该催化剂在低浓度中性体系中合成氨法拉第效率最高达95.5%，流动池连续运行120小时无明显衰减，可将硝酸盐降至WHO饮用水标准以下且无亚硝酸盐累积。基于该协同机制组装的锌-硝酸盐流动电池开路电压1.53 V、峰值功率密度8.10 mW cm-2，两节串联即可在降解硝酸盐、回收高纯绿氨的同时稳定供电，为低浓度中性硝酸盐废水的资源化治理提供了新思路。该成果以“Tuning Intermediate Adsorption and Interfacial Water Networks via Lattice Strain of NiFe Alloys Boosts Low-Concentration Nitrate Electroreduction”为题，发表在Advanced Materials上，我院硕士生岳恒为第一作者，杨恒攀副教授、何传新教授为共同通讯作者。
（6）本研究针对CO2电还原中C-C偶联步骤对活性位点间距的依赖，设计了一套以Cu配位卟啉分子为基本单元的模型催化剂体系，在Au(111)单晶表面构建出具有精确原子级间距的二维单层结构，首次系统性揭示了生成多碳产物的关键距离阈值。通过调控配体长度并结合自组装与退火聚合，制备出Cu位点间距分别为0.98、1.50、1.63和1.74 nm的单层分子模型催化剂。电化学测试表明，间距0.98 nm时C2H4法拉第效率为6.1%，增大至1.50 nm时降至1.2%，超过1.63 nm后C2+产物几乎完全消失，而各样品CO生成效率相近，说明多碳产物的生成受限于相邻位点能否协同完成C-C偶联而非单个位点的本征活性。该工作首次为CO2电还原中的距离效应提供了直接精确的实验证据，建立了一套将复杂多相催化问题简化为分子尺度几何学问题的通用方法，为突破多碳产物选择性瓶颈和拓展原子级分散催化剂应用提供了新思路。该成果以“Unlocking the Distance Effect on CO2 Electroreduction to Multi-Carbon Products via Monolayer Model Catalysts”为题，发表在Angewandte Chemie International Edition上，我院杨恒攀副教授为本文第一作者，陈智助理教授、何传新教授为共同通讯作者。
（7）在强酸性介质（pH ≤ 2）中进行电催化CO2还原相比碱性电解质具有诸多独特优势，但仍面临析氢反应（HER）竞争、选择性低和稳定性差等挑战。本研究报道了一种通过对称性破缺在超薄共价有机聚合物纳米片（p-Ni1/2Pc）中引入高活性Ni位点的策略，可同时触发界面氢键网络重构以实现高效酸性CO2电还原。扫描隧道显微镜（STM）的直接观测表明，Ni空位与未配位吡咯N的存在共同打破了Ni位点周围的局域对称性。这种不对称性不仅优化了Ni位点的电子结构，使其在动力学上有利于CO2电还原而非HER，更重要的是通过未配位吡咯N重构了界面氢键网络。重构后的氢键网络有效限制了质子传递，而对称性破缺则构建了富CO2的局部微环境。得益于此，p-Ni1/2Pc催化剂在强酸性电解质（pH = 1）中表现出97.5%的CO法拉第效率（FE）和最高402.9 mA cm-2的部分电流密度（jCO），并在无盐析出的情况下稳定运行85小时。该工作凸显了对称性破缺在同时调控活性位点与界面微环境以实现稳健酸性CO2电还原中的关键作用。该成果以“Symmetry-Breaking Induced Highly Active Ni Sites Simultaneously Trigger Interfacial Hydrogen-Bond Network Reconstruction for Efficient CO2 Electroreduction in Strong Acidic Media”为题，发表在National Science Review上，我院博士生宋凯为本文第一作者，杨恒攀副教授、何传新教授为共同通讯作者。
