基于单原子催化剂独特的电子结构及最大化的原子利用效率，使得单原子催化剂具备极佳的催化性能，逐步成为多相催化领域中最具前景的研究方向之一。与此同时，基于单原子超高的自由能，使其对CO₂分子的有着高效吸附、活化、以及中间体的快速转化能力，这些特性使其在电催化以及光催化CO₂还原领域产生巨大的吸引力。

然而，由于单原子超高的表面能以及与基底之间的微弱界面作用，导致单原子在反应介质的作用下极易发生迁移和聚集，使得活性位点数量急剧降低，进而引起催化剂的失活。在光催化CO₂还原领域，单原子催化剂失活的确切机制至今尚仍未揭露。因此，作为首次集中研究单原子在光催化CO₂转化过程中的动态迁移行为及其对催化反应的实际影响，对于构建高效且稳定的CO₂还原单原子催化体系至关重要。

近日，江苏大学/江苏科技大学施伟东教授、江苏大学徐东波副教授和德国伊尔梅瑙工业大学雷勇教授合作，聚焦于目前最为广泛报道的金属铜（Cu）单原子光催化CO₂还原反应，首次揭示了光催化CO₂还原中，CO中间体诱导的Cu单原子迁移与聚集行为，这一过程最终导致了催化剂表面中毒和催化剂失活。

该工作通过“自上而下”的合成思路将Cu单原子锚定在多孔金（Au）纳米颗粒上，不仅在空间上大幅度抑制了Cu单原子的迁移与聚集，同时还通过在热力学上重构表面碳基中间体的吸附态，大幅减弱了碳基中间体与Cu单原子之间的相互作用，有效避免了碳基中间体诱导的Cu单原子聚集，确保了Cu单原子对CO₂分子的高效、持续吸附与活化。

最终依托于低配位的多孔Au纳米颗粒，实现了Cu单原子与Au纳米颗粒之间的高效协同催化CO₂制备CH₄，其中CH₄产率达到了748.8 µmol·g^-1·h^-1，选择性高达93.1%，并且在168小时的循环测试中，未观察到催化剂结构与性能的变化。因此，该单原子催化剂的锚定策略，不仅为开发高效稳定的单原子催化系统提供了新的思路，也为在重构表面反应物吸附态、降低反应势垒、优化反应路径等方面的异核双金属位点研究提供了新的视角。