原子級配位工程是調節單原子催化劑（SAC）催化性能的有效策略。然而，迄今為止，它們的合理設計一直受到配位對稱性和催化性能之間缺乏普遍相關性的困擾。基于此，國家納米科學中心趙慎龍研究員，中國計量大學李燦副教授，中國科學院高能物理研究所董俊才副研究員（共同通訊作者）等人通過微波加熱合成了平面對稱破缺的CuN₃（PSB-CuN₃）單原子催化劑用于電催化CO₂還原。

值得注意的是，本文所制備的PSB-CuN₃催化劑在-0.73 V vs. RHE下對甲酸鹽的選擇性為94.3%，超過了對稱的CuN₄催化劑（在-0.93 V vs. RHE下為72.4%）。在配備PSB-CuN₃電極的流通池中，連續運行100 h甲酸的選擇性仍能夠保持在90%以上。

計算解讀

通過原位EXAFS、XANES和ATR-SEIRAS分析與理論計算相結合，本文明確地揭示了PSB-CuN₃對甲酸鹽的高催化性能源于PSB-CuN₃的本征局域對稱性從平面的D_4h構型斷裂到C_2v構型，從而導致了非常規的dsp雜化。在這種反常情況下，催化活性不符合廣泛使用的d帶中心理論，但與金屬中心的局部環境（包括配位數和畸變度）有很強的相關性，可以作為預測石墨烯基SACs中H₂/CO/HCOOH/CH₄/CH₃OH產物活性的通用描述符。

綜上所述，本文以一種簡便易行的方法成功地制備了局域平面對稱性破缺的PSB-CuN₃催化劑，并將其用于CO₂RR的電催化劑。為在原子尺度上合理設計和精確調控非貴金屬單原子催化劑中活性中心的局部對稱性提供了普遍而有效的指導。

Continuous electroproduction of formate via CO₂ reduction on local symmetry-broken single-atom catalysts. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-42539-1.

https://www.nature.com/articles/s41467-023-42539-1.