電化學(xué)CO2還原(CO2RR)為增值燃料和化學(xué)品(如一氧化碳、甲酸鹽、甲烷、乙烯和乙醇)受到越來(lái)越多的關(guān)注。
到目前為止，研究人員探究了大量的材料，如金屬、合金、金屬氧化物和金屬硫族化合物在水溶液中電催化CO2還原為CO的電化學(xué)性能。然而，它們的催化性能受到大的過(guò)電位、低選擇性、較差的穩(wěn)定性和競(jìng)爭(zhēng)性析氫反應(yīng)的極大限制。因此，目前急需探索高活性和選擇性的CO2RR電催化劑以推動(dòng)電化學(xué)CO2RR的進(jìn)一步發(fā)展。近日，大連理工大學(xué)侯軍剛課題組設(shè)計(jì)了一種原子分散的InNi雙位點(diǎn)催化劑，其中兩個(gè)金屬原子與一個(gè)軸向氧原子橋接，形成O-N6-Ni活性部分錨定在氮摻雜碳上(InNi DS/NC)。電化學(xué)CO2RR性能測(cè)試結(jié)果顯示，所制備的InNi DS/NC具有優(yōu)越的CO選擇性，在-0.5~-0.8 VRHE的大電位范圍內(nèi)，電化學(xué)CO2RR轉(zhuǎn)化為CO的法拉第效率(FE)高于90%，在在-0.7 VRHE的FE達(dá)到96.7%；并且InNi DS/NC在-1.0 VRHE處的CO部分電流密度達(dá)到317.2 mA cm-2。此外，InNi DS/NC也顯示出優(yōu)異的CO2RR穩(wěn)定性，其在連續(xù)電解15小時(shí)后的FECO仍保持初始的98.3%。ATR-SEIRAS結(jié)合密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，在氧原子橋存在的情況下，Ni和DS/NC載體上的相鄰In位點(diǎn)之間的協(xié)同作用能夠降低催化劑表面形成*COOH中間體的能壘，可以選擇性地提高CO的產(chǎn)量。總的來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)工作不僅證明了雙位點(diǎn)催化劑在催化CO2RR轉(zhuǎn)化為CO的優(yōu)越性，同時(shí)也為構(gòu)建能量轉(zhuǎn)換的雙位點(diǎn)催化劑提供了一種可行的策略。Oxygen-Bridged Indium-Nickel Atomic Pair as Dual-Metal Active Sites Enabling Synergistic Electrocatalytic CO2 Reduction. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202216326
