文化大學跨校研究登「自然通訊」 破解二氧化碳電催化機制

(中央社訊息服務20251223 13:52:38)中國文化大學化學工程與材料工程學系系主任陳輝龍教授攜手國立臺灣大學化學系陳浩銘教授研究團隊，研究成果近日發表於國際頂尖期刊《Nature Communications》，成功釐清二氧化碳電催化還原反應（CO₂RR）中銅基材料產物選擇性差異的關鍵電子機制。此一突破深化能源材料領域對反應機理的理解，更突顯文化大學化材系在理論計算、材料設計與跨校研究合作上的研究量能，並為二氧化碳高效轉換、再生能源應用與綠色化學關鍵技術開啟具突破性的里程碑。

陳輝龍教授說明，電催化將二氧化碳轉化為高附加價值還原產物，是一項兼具減碳與能源應用潛力的永續技術，但在實際反應中，金屬催化劑常同時生成多種產物，使高選擇性一直是研究上的難題，台大化學系陳浩銘教授研究團隊運用極頂尖設備的臨場同步輻射X光光譜技術，在反應進行中臨場觀察催化劑變化，首次取得直接光譜證據，發現硫族元素可穩定銅的活性狀態，並調整催化表面的電子分佈，使反應路徑明顯偏向甲酸生成。

陳輝龍解釋，文大團隊則透過理論計算出，銅原子電子分佈的改變是影響反應方向的關鍵，能有效抑制一氧化碳與多碳產物的生成。在此設計下，催化系統於較低電壓即可達到高達90%的甲酸生成效率，並展現良好的放大量能。因此，該研究不僅加深對二氧化碳電催化反應機制的理解，提出透過電子結構調控來提升選擇性的全新催化設計思路，為永續能源與綠色化學發展開啟新的嶄新方向。

陳輝龍教授表示：「能在《Nature Communications》發表，是兩校系緊密合作的成果。臺大陳浩銘教授的實驗團隊具備世界級的 Operando 量測技術，而文化大學化材系則在材料模擬與理論分析方面深具優勢；雙方結合理論計算與實驗結果，精準對應並驗證實驗所觀察到的反應趨勢，使研究成果在反應機制層面具備完整且嚴謹的科學論證。」

中國文化大學理工學院副院長張鈞智提到：「《Nature Communications》為全球具高度影響力的頂尖科學期刊，隸屬於Nature期刊體系，審查標準嚴謹，所刊登成果常引領國際學術趨勢，能於該期刊發表，代表研究已達國際頂尖學術水準。」此次能與台大合作獲得如此成果，證明文化大學化材系在材料科學、能源催化與理論化學的研究量能已達到國際水準。」張鈞智副院長說，文大化材系近年不斷強化研究與提升教學能量，不僅持續增設高階設備、優化師資，3年來更累積取得逾1,600萬元國科會與教育部等研究計畫，同時在產學合作方面展現卓越的外部資源整合能力，相關合作計畫金額突破3.5億元，顯示化材系在技術開發、企業合作與應用研究上的實力已逐步邁向全國大學的前段班。

文化大學化材系近年積極推動跨領域研究與人才培育，整合材料合成、能源技術、AI 模擬與理論化學等多元方向。陳輝龍教授長期深耕材料電子結構、單原子催化與電化學反應機構的理論模擬，已協助多名化材系專題學生成功錄取台大、清大、交大等國內頂尖研究所，顯見文大在學術研究並進上的實質成效。

陳輝龍教授認為，與臺大陳浩銘教授合作發表於《Nature Communications》的研究成果，為CO₂轉換技術、再生能源應用與新型催化材料設計奠定重要里程碑。未來文化大學將持續深化與國內外頂尖研究團隊的合作，提升研究能見度，並培育更多具備國際競爭力的材料與化學領域人才。