成都大学张红平和王清远课题组报道了Cu-，Fe-和Ni-单原子掺杂的二维金刚石（diamane）材料电催化CO₂还原的第一性原理研究。研究对Cu-，Fe-和Ni-单原子在二维金刚石表面的掺杂方式、稳定性进行了评估，并探究了CO₂在diamane表面的吸附及电催化还原过程。DFT计算表明Cu-单原子在diamane的hollow位掺杂后该材料表现出良好的CO₂电催化还原能力。

质子传导和固有活性的瓶颈很大程度制约了传统催化剂电催化CO₂还原的效率。新型纳米材料，尤其是二维材料由于良好的质子传导能力，高化学活性及超高的比表面积等优势在CO₂电催化还原领域表现出极大的应用前景。在众多的二维纳米材料中，二维金刚石（diamane）兼具二维纳米材料的特性和金刚石材料良好的热电、压电及光催化等性能，备受研究者关注。然而，关于该材料的电催化潜力研究还比较缺乏。

成都大学张红平和王清远课题组采用第一性原理方法研究了Cu-，Fe-和Ni-单原子掺杂的二维金刚石（diamane）材料电催化CO₂还原的行为。考察了单原子掺杂的位点，单原子种类等对CO₂的电催化过程的影响。结果表明，Ni-原子掺杂不利于diamane表面CO₂的电催化还原，Cu-单原子特定方式的掺杂（hollow位掺杂）将有助于提升diamane表面CO₂的电催化过程。如图1所示，Cu-单原子掺杂可降低diamane表面CO₂电催化过程的过电势，助力CO₂向C₂H₄等产物的转化。

单原子催化剂因其优异的化学活性和质子传导能力在电催化领域表现出巨大的应用前景。结合二维纳米材料的特性和金属单原子的优势在微观尺度上构建纳米复合体系是电催化剂材料研究的重要方向。受到样品制备稳定性及实验表征等诸多方面的限制对该类材料的实验研究带来的挑战。第一性原理方法则对该领域的研究起到了很好的补充作用，它将对理解和设计纳米复合电催化剂起到重要的作用。

本文，针对diamane材料电催化性能鲜有报道的问题，通过研究Cu-，Fe-和Ni-单原子掺杂diamane表面CO₂的吸附及转化过程（如图2所示），提出了Cu-单原子掺杂diamane材料的CO₂电催化还原的可能性，为开发新型的diamane基电催化材料提供参考。