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附、催化性质
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利用电化学CO
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还原反应(CO
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RR)生产增值燃料或化工原料是实现碳中和的一种有前景的策略。在众多电化学CO
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RR产物中，甲酸/甲酸(HCOOH/HCOO
−
)具有较高的市场价值。
然而，一氧化碳(CO)的生成也经历了双电子转移过程，其会与HCOOH/HCOO
−
发生竞争。同时，CO
2
RR过程中析氢反应(HER)更难抑制(特别是在高过电位时)，使得HCOOH的部分电流密度难以超过200 mA cm
−2
，法拉第效率(FE)超过90%。因此，构建高效的催化剂以调节HCOOH的选择性和抑制HER成为推动电化学CO
2
RR发展的关键。
近日，
山东大学陈代荣
和
夏玉国
等在CeO
2-x
上同时引入Cu和Sn原子，构建了具有p区和d区元素协同的电催化剂(CuSn/CeO
2-x
)。
具体而言，EXAFS和结合能计算证实了具有两个氧空位的Cu−Sn双原子具有最稳定的几何结构；实验表征和理论计算表明，Cu−Sn双原子的协同效应能够降低CO
2
RR反应能垒并促进*OCHO中间体产生，导致CuSn/CeO
2-x
催化剂具有较高的甲酸盐选择性。
因此，得益于Cu和Sn单原子桥联的形成，所制备的CuSn/CeO
2-x
催化剂表现出优异的甲酸盐选择性，在甲酸盐部分电流密度为216.8 mA cm
−2
，电压为−1.2 V
RHE
时甲酸盐的法拉第效率高达98.1%；同时，CuSn/CeO
2-x
在−1.2 V
RHE
下连续运行10小时而没有发生衰减，表明该催化剂具有优异的稳定性。
此外，电化学表征结果显示，氧空位的存在提高了CuSn/CeO
2-x
的电化学性能和稳定性，证明调节CO
2
RR催化剂的表面结构的重要性。
综上，该项工作通过调节单原子锚定载体的表面结构显著提升了催化剂的电化学活性和稳定性，这为设计高效的CO
2
RR电催化剂提供了有效的策略。
Boosting Electrochemical Reduction of CO
2
to Formate over Oxygen Vacancy Stabilized Copper–Tin Dual Single Atoms Catalysts. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202303473
