在光催化中，單金屬原子位點和空位可以加速光生電子的轉(zhuǎn)移，提高光催化性能?；诖?，中南大學(xué)熊禹副教授、清華大學(xué)王定勝副教授和西安交通大學(xué)歐鴻輝研究員等人通過光還原策略合成了一系列具有不同單原子Ru位點負(fù)載的氫氧化鎳納米板（Ni(OH)x NBs），記為w-SA-Ru/Ni(OH)x，中w=0.06、0.29、0.58、0.60、0.64、3.35 wt.%。
Ru負(fù)載量為0.60 wt.%的SA-Ru/Ni(OH)x（0.60-SA-Ru/Ni(OH)x）在光催化CO2RR中表現(xiàn)出最高的催化性能（27.6 mmol g-1 h-1）。負(fù)載量過高（0.64 wt.%，18.9 mmol g-1 h-1；3.35 wt.%，9.4 mmol g-1 h-1）或負(fù)載量過低（0.06 wt.%，15.8 mmol g-1 h-1；0.29 wt.%，21.95 mmol g-1 h-1；0.58 wt.%，23.4 mmol g-1 h-1）的Ru位點對其催化性能有負(fù)面影響。通過DFT計算，作者研究了單原子Ru位點在反應(yīng)體系中的作用。作者考慮了四個基本步驟：1）吸附CO2；2）CO2與質(zhì)子結(jié)合生成*COOH；3）*COOH與質(zhì)子脫水生成被吸附的*CO；4）CO的解吸完成反應(yīng)。計算出的吸附能表明，Ni(OH)x-Ru1上的Ru位點在凹坑中對CO2進行物理吸附，吸附能為-0.08 eV，與Ni(OH)x的吸附能相似，遠(yuǎn)低于完美Ni(OH)2。結(jié)果表明，引入Ru位點不利于CO2的吸附，CO2的吸附主要歸因于Ni(OH)x上的凹坑。CO2在Ni(OH)x的凹坑中被物理吸附，而在Ni(OH)x的Ni位點和Ni(OH)x-Ru1的Ru位點上沒有被化學(xué)吸附。結(jié)果表明，Ni(OH)x-Ru1的Ru位點有效地激活了*COOH，使*COOH上的電子高度積累，從而顯著降低了能壘。此外，Ru位點的引入加強了*CO的吸附，導(dǎo)致Ni(OH)x-Ru1反應(yīng)體系的RDS以更低的ΔG轉(zhuǎn)移到第四步?？傊?，單原子Ru位點激活了關(guān)鍵中間體（*COOH），并為CO提供了適度的吸附位點，從而提高了催化性能。Ruthenium Single Atomic Sites Surrounding the Support Pit with Exceptional Photocatalytic Activity. Angew. Chem. Int. Ed., 2024, DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202400625.
