将二氧化碳电催化还原为高价值化学品和燃料为解决全球能源危机和日益恶化的环境问题提供了一种有希望的策略。然而，CO 2分子的高热力学稳定性、竞争性氢析出反应和产物的复杂性带来了重大挑战。因此，电催化剂的选择和设计对于提高产品选择性和能源效率至关重要。

在科爱期刊ChemPhysMater上发表的一项研究中，来自中国的一支研究小组介绍了一种新方法——快速焦耳加热合成法，该方法可以保证金属纳米颗粒(NPs)在碳载体上均匀分散，并提高催化剂的电子传导性。

分散在导电碳上的功能性纳米粒子对提高 CO 2还原的效率和选择性具有显著的好处。碳载体促进了电子和热量的有效传递，同时还分散和稳定了纳米粒子以防止聚集。然而，在碳化合成过程中，金属纳米粒子通常会聚集以降低其表面能，从而导致活性面积损失和催化失活。

通过快速热冲击处理，研究人员实现了金属纳米粒子在碳基体(M-PANI-T)上的均匀分散。短暂的热冲击抑制了金属原子的迁移，而热解产生的碳缺陷对金属纳米粒子的锚定起着至关重要的作用。通过调整处理时间来改变温度，研究人员探索了对催化性能的影响。电化学测试表明，催化剂性能取决于金属活性位点和碳载体，而不仅仅是单个因素。

研究负责人张金涛介绍，这一在碳基底上制备功能纳米粒子领域的突破表明，焦耳热冲击法具有良好的普适性和优异的电催化活性，可用于制备各种碳载金属纳米粒子催化剂，大大减少时间和原材料成本，同时为未来的催化剂设计提供宝贵的理论见解。