中科院大連化物所《Angew》：開(kāi)發(fā)出單原子合金材料

近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能研究部太陽(yáng)能制儲(chǔ)氫材料與催化研究組研究員章福祥團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一種單原子鉍修飾銅合金催化劑，用于電催化CO2還原。該催化劑展現(xiàn)出優(yōu)異的C-C偶聯(lián)功能，顯著提高了多碳（C2+）產(chǎn)物的法拉第效率。

太陽(yáng)能光催化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能至化學(xué)能轉(zhuǎn)化的重要方式之一，而高效助催化劑的開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)高效光化學(xué)轉(zhuǎn)化的重要一環(huán)。近期，章福祥團(tuán)隊(duì)致力于通過(guò)電催化劑的優(yōu)化設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)高效光催化助催化劑，在電催化水氧化、電催化析氫和電催化氧還原等催化劑設(shè)計(jì)合成方面取得系列進(jìn)展。

電催化還原CO2（CO2RR）制備燃料或化學(xué)品，不僅可實(shí)現(xiàn)CO2的資源化利用而且可用于綠色氫能的液態(tài)儲(chǔ)存，可為太陽(yáng)能光催化制儲(chǔ)氫一體化技術(shù)奠定基礎(chǔ)。該領(lǐng)域的文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，單原子合金（SAA）作為一種具有特殊電子結(jié)構(gòu)的單原子催化劑，雖已被用于CO2RR制備C1產(chǎn)物，但尚未有實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明其可用于高效制備C2+產(chǎn)物。

本工作設(shè)計(jì)合成了一種單原子鉍修飾銅合金催化劑（BiCu-SAA）。研究發(fā)現(xiàn)，該催化劑具有顯著的C-C耦合促進(jìn)作用。與純銅催化劑相比，BiCu-SAA催化劑顯著提高了C2+產(chǎn)物選擇性以及FE(C2+)/FE(C1)比率。一系列原位紅外、XAS等表征和理論計(jì)算結(jié)果表明，單原子鉍修飾可有效調(diào)節(jié)銅的電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)CO2活化和C-C偶聯(lián)步驟，解釋了獲得較高C2+產(chǎn)物選擇性的原因。

相關(guān)研究成果以Single Atom Bi Decorated Copper Alloy Enables C-C Coupling for Electrocatalytic Reduction ofCO2?intoC2+?Products為題，發(fā)表在《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上。研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)（A類(lèi)）“變革性潔凈能源關(guān)鍵技術(shù)與示范”以及北京光源機(jī)時(shí)等的支持。南開(kāi)大學(xué)和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員參與研究。

大連化物所開(kāi)發(fā)單原子合金材料促進(jìn)電催化CO2還原的C-C偶聯(lián)

審核編輯：劉清