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近年來人們對可再生電力驅(qū)動的二氧化碳（CO₂）電還原的興趣與日俱增，這就要求在催化劑設(shè)計中采取有效的策略。

基于此，北京大學(xué)潘鋒教授，李舜寧副研究員（共同通訊作者）等人對具有代表性的Ni₂P電催化劑進行了系統(tǒng)的第一性原理研究，該催化劑具有密集分布的Ni₃催化中心，在CO₂還原反應(yīng)（CO₂RR）中表現(xiàn)出較高的C-C偶聯(lián)選擇性。

DFT計算表明，不僅每個Ni₃位點中的Ni原子可以協(xié)同容納反應(yīng)中間體以獲得更好的偶聯(lián)機會，而且相鄰的Ni₃位點也可以協(xié)同驅(qū)動高吸熱氫化步驟形成關(guān)鍵的多碳物種。

這種能力的核心在于水的氫鍵網(wǎng)絡(luò)參與在相鄰Ni₃位點之間轉(zhuǎn)移表面質(zhì)子，這建立了一條動力學(xué)上可行的路徑來規(guī)避電化學(xué)步驟中的熱力學(xué)損失。

總之，Ni₂P電催化劑對CO₂RR中C₂₊產(chǎn)物的優(yōu)越選擇性歸因于表面密集分布的Ni₃位點的多中心協(xié)同作用。這種協(xié)同作用體現(xiàn)在兩個層次上：

首先，每個孤立的Ni₃催化中心的多個吸附位點可以為C₁和C₂₊物種提供合適的空間，有助于增加C-C偶聯(lián)的機會并減少所需的能量。

第二，表面質(zhì)子通過水輔助質(zhì)子轉(zhuǎn)移（WAPT）機制在相鄰的Ni₃位點之間轉(zhuǎn)移，有助于共吸附構(gòu)型中*CO中間體的進一步氫化，從而在很大程度上降低C-C偶聯(lián)的活化能壘。

Multi-Center Cooperativity Enables Facile C-C Coupling in Electrochemical CO₂ Reduction on a Ni₂P Catalyst. ACS Catal., 2023, DOI: 10.1021/acscatal.2c05611.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c05611.