電催化還原CO2（CO2RR）制備燃料或化學(xué)品是夯實(shí)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。乙烯、乙醇等多碳（C2+）化合物在化工和能源工業(yè)中具有廣泛應(yīng)用，因此高選擇性生成C2+產(chǎn)物近些年受到越來(lái)越大關(guān)注，然而目前電催化CO2RR 至C2+產(chǎn)物仍受制于C1物種的C-C偶聯(lián)過(guò)程。單原子合金（SAA）具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu)和可能的金屬間協(xié)同效應(yīng)，近年來(lái)已成功用于許多催化過(guò)程和電催化CO2RR制備C1產(chǎn)物，但是其高效制備C2+產(chǎn)物仍具挑戰(zhàn)。
近日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所章福祥研究員團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)合成了一種單原子鉍修飾銅合金催化劑（BiCu-SAA），用于電催化CO2還原展示了很好的C-C偶聯(lián)功能，顯著提高了多碳（C2+）產(chǎn)物的法拉第效率。
研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)一種“熱分解金屬有機(jī)硫化物—原位電還原”的簡(jiǎn)便方法合成了BiCu-SAA，并通過(guò)HAADF-STEM、in-situ XAFS等表征手段證明Bi在銅納米顆粒上的原子級(jí)分散以及Bi、Cu之間的電子相互作用。 隨后，在CO2電催化還原過(guò)程中，與純銅催化劑相比，BiCu-SAA催化劑具有顯著提高的C2+產(chǎn)物選擇性和更高的FE(C2+)/FE(C1)比率。原位紅外實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)果表明：?jiǎn)卧鱼G修飾可有效調(diào)節(jié)銅的電子結(jié)構(gòu)以降低CO2吸附/活化的能量，促進(jìn)反應(yīng)中間體的形成以實(shí)現(xiàn)高效的C-C偶聯(lián)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)CO2到C2+產(chǎn)物的還原。該工作將SAA的應(yīng)用范圍擴(kuò)展到電催化CO2RR還原至C2+產(chǎn)物選擇性的提升，為更長(zhǎng)鏈化學(xué)品的多相催化合成提供了新思路。 論文信息 Single Atom Bi Decorated Copper Alloy Enables C-C Coupling for Electrocatalytic Reduction of CO2 into C2+ Products Yucheng Cao, Suya Chen, Shuowen Bo, Wenjun Fan, Jiangnan Li, Chunmei Jia, Zhen Zhou, Qinghua Liu, Lirong Zheng, Fuxiang Zhang 文章的第一作者是中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的博士研究生曹雨程、南開大學(xué)的碩士研究生陳素雅和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的博士研究生薄爍文。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202303048
