实验测试发现，c-Cu₂O NCs催化剂在反应温度为90-110 ℃时可以获得80%以上的环氧丙烷（PO）选择性。在{110}边缘位置的O₂吸附力弱，催化丙烯环氧化的势垒较低，是在低反应温度下发生的主导反应，从而导致高环氧丙烷选择性。这种弱吸附的O₂物种在高反应温度下不稳定，表面晶格氧物种成为活性氧物种，在{110}边缘位置参与丙烯环氧化生成环氧丙烷和丙烯部分氧化生成丙烯醛，在{100}面位点参与丙烯燃烧生成CO₂，所有这些都表现出高势垒，并导致环氧丙烷选择性降低。

图一、Cu2O NCs的显微表征

（a-c）c-Cu2O-27的SEM图像和粒度分布；

（b）c-Cu2O-106的SEM图像和粒度分布；
（c）c-Cu2O-774的SEM图像和粒度分布。

图二、C3H6与O2氧化的催化性能

（a）c-Cu2O-27 NCs催化的C3H6与O2氧化的C3H6反应速率和环氧丙烷（PO）、丙烯醛和CO2选择性；
（b）c-Cu2O-106 NCs催化的C3H6与O2氧化的C3H6反应速率和环氧丙烷（PO）、丙烯醛和CO2选择性；
（c）c-Cu2O-774 NCs催化的C3H6与O2氧化的C3H6反应速率和环氧丙烷（PO）、丙烯醛和CO2选择性。
图三、反应机理

（a-b）c-Cu2O-27 NCs和d-Cu2O-439 NCs的C3H6-TPRS（Ar中8%C3H6）和C3H6+O2-TPRS（Ar中8%C3H6+4%O2）；
（c-e）在25°C、90 °C和150 °C下，在c-Cu2O-27 NCs上吸附C3H6（PC3H6=50 Pa）和C3H6+O2（PC3H6=50 Pa, PO2=25 Pa）的DRIFTS光谱。
图四、DFT计算

（a）通过LH机制在Cu2O(110)上进行丙烯环氧化的能量分布和催化循环以及中间体和过渡态的优化结构；
（b）通过MvK机制在Cu2O(110)上进行丙烯环氧化的能量分布和催化循环以及中间体和过渡态的优化结构。
【小结】
综上所述，基于对Cu2O催化剂活性位点的基本了解，成功地制备了具有高密度活性Cu2O{110}边缘位点的精细立方Cu2O NCs，并作为高选择性催化剂催化丙烯与O2环氧化反应。在c-Cu2O-27 NCs催化剂上，Cu2O{110}催化的丙烯环氧化反应，以弱吸附的O2物种为活性氧物种，具有低势垒，是低温下发生的主导反应，选择性地生成PO，选择性高于80%，而Cu2O{110}-催化丙烯部分氧化和丙烯环氧化以及Cu2O{100}催化丙烯燃烧，均以表面晶格氧为主要活性氧物种，并显示出较大的势垒，在高反应温度下发生，分别产生丙烯醛、PO和CO2。该研究结果证明了基础知识在指导探索挑战多相催化反应的高效催化剂方面的有效性。