由可再生電力驅(qū)動的產(chǎn)生高附加值化學(xué)品或燃料的二氧化碳還原反應(yīng)(CO2RR)是減少溫室氣體積累并同時為全球碳循環(huán)提供途徑的有前景的策略。作為CO2RR的C1產(chǎn)物，甲醇具有能量密度高、在常溫條件下易于儲存和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點。然而，開發(fā)高性能的CO2制甲醇電催化劑仍然具有挑戰(zhàn)性。近日，中科院化學(xué)研究所韓布興和朱慶宮等提出了一種原位雙摻雜策略來構(gòu)建一類高效的CO2制甲醇電催化劑，即使用陽離子(Ag、Au、Zn、Cd)和陰離子(S、Se、I)摻雜來研究Cu2O/Cu主體中雙重?fù)诫s對CO2制甲醇性能的影響。以Ag和S雙摻雜為例，所制備的Ag,S-Cu2O/Cu主體界面結(jié)構(gòu)中雜原子(Ag和S)附近的Cu原子(Cu2O/Cu)可以有效地作為甲醇生產(chǎn)的活性中心。密度泛函理論(DFT)計算表明，陰離子S調(diào)節(jié)相鄰Cu原子的電子結(jié)構(gòu)，促進(jìn)*CO形成*CHO，有利于甲醇生成途徑；陽離子Ag主要增加HER的反應(yīng)勢壘，有效抑制了競爭性析氫反應(yīng)。因此，Ag和S位點與主體材料的協(xié)同作用增強(qiáng)了CO2RR轉(zhuǎn)化為甲醇。特別是當(dāng)使用Ag,S-Cu2O/Cu作為電催化劑時，在1-丁基-3-甲基咪唑鎓四氟硼酸鹽/H2O為電解液的H型電池中，甲醇法拉第效率(FE)可以達(dá)到67.4%，電流密度高達(dá)122.7 mA cm-2，并且電流密度低于50 mA cm-2時的FE超過大多數(shù)目前報道的催化劑。該項工作表明這種高效穩(wěn)定的催化劑在電催化還原CO2制甲醇方面具有廣闊的應(yīng)用前景，同時原位雙摻雜策略也可用于設(shè)計其他一些高效的電催化劑。In Situ Dual Doping for Constructing Efficient CO2-to-Methanol Electrocatalysts. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-29698-3
