由可再生電力驅(qū)動(dòng)的二氧化碳（CO2）電還原可用于可持續(xù)生產(chǎn)合成燃料。目前，只有銅（Cu）基催化劑被用于催化合成多碳產(chǎn)物，且僅限于C2或C3分子。基于此，新加坡國(guó)立大學(xué)Boon Siang Yeo、瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院Javier Pérez-Ramírez和西班牙巴塞羅那科學(xué)技術(shù)學(xué)院Núria López（共同通訊作者）等人報(bào)道了一種由無機(jī)氧化鎳（INOs）（如磷酸鎳）衍生的催化劑對(duì)CO2RR具有優(yōu)異的活性，碳質(zhì)產(chǎn)物的總法拉第效率（FE）高達(dá)約30%。
具體而言，這些催化劑將CO2還原為具有相關(guān)選擇性（FE=16%）的碳?xì)浠衔?，其中C3+碳?xì)浠衔镉葹橥怀觥3至C6烴類產(chǎn)物的法拉第效率（FE）為6.5%，局部電流密度為j=0.91 mA cm-2，超過了已報(bào)道的最先進(jìn)Cu基催化劑（C3和C4碳?xì)浠衔锏腇E=2.9%和j=0.22 mA cm-2）或任何其它已知材料。通過理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)表征，作者確定了與Ni-O鍵相關(guān)的Niδ+催化位點(diǎn)的存在，這些位點(diǎn)在CO2RR期間保持穩(wěn)定。與Ni0不同，Niδ+位點(diǎn)適度結(jié)合CO，從而防止它們中毒。一系列C1分子（即CO、甲醛和甲酸）的還原進(jìn)一步使得能夠識(shí)別出參與用于烴鏈起始和傳輸?shù)馁M(fèi)托樣插入機(jī)制的活性物種。作者發(fā)現(xiàn)Ni位點(diǎn)的極化對(duì)于調(diào)整關(guān)鍵反應(yīng)中間體的吸附強(qiáng)度至關(guān)重要，這使得CO2還原能夠以持續(xù)的方式進(jìn)行而不會(huì)使催化劑失活。該發(fā)現(xiàn)一系列能夠通過與Cu不同的機(jī)制生產(chǎn)長(zhǎng)鏈碳?xì)浠衔锏牡厍蛏县S富的催化劑，可能有助于全球發(fā)展用于生產(chǎn)合成燃料的凈零碳循環(huán)。Long-chain hydrocarbons by CO2 electroreduction using polarized nickel catalysts. Nat. Catal., 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00803-5.https://doi.org/10.1038/s41929-022-00803-5.
