本课题组通过一步热活化成功合成锚固在3D多孔碳基体上的具有原子级分散的Cu-Nx(x表示Cu-N配位数)位点,与几乎惰性的Cu-N3位点相比,Cu-N4位点具有更高的活性和选择性。通过密度泛函理论计算,缺陷配位的Cu-N4位点具有优化的几何的电子结构,能够与*COOH中间体强烈相互作用并促进*CO的解吸。Cu-N4催化剂在-0.6到-1.1 V达到了90%以上的CO法拉第效率(FECO),催化活性和CO选择性均超过目前报道的单原子铜催化剂。
图1:(a)调控Cu-Nx配位环境促进CO的法拉第效率提升。(b) Cu-Nx配位环境对CO电流密度的影响。(c) CO2RR自由能图。(d) Cu-N4差分电荷密度分布顶部和侧视图。
Huiyuan Cheng; Xuemei Wu*; Xiangcun Li; Xiaowa Nie; Shuai Fan; Manman Feng; Zihao Fan; Mingqian Tan; Yonggang Chen; Gaohong He*, Construction of atomically dispersed Cu-N4 sites via engineered coordination environment for high-efficient CO2 electroreduction. Chemical Engineering Journal, 2021, 407, 126842.