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電催化還原CO₂是一種具有前景的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并進(jìn)行儲存的方式，電催化還原CO₂符合可持續(xù)發(fā)展前景，能夠?qū)崿F(xiàn)脫碳并解決工業(yè)排放問題。以碳為基底和氮配位的原子分散金屬位點是性能優(yōu)異的電催化還原CO₂制備CO催化劑，具有催化活性優(yōu)異、產(chǎn)物選擇性高、原料豐富等優(yōu)勢。

有鑒于此，紐約州立大學(xué)布法羅分校武剛等總結(jié)探討原子催化劑設(shè)計的進(jìn)展、挑戰(zhàn)、發(fā)展前景，包括單原子催化劑和雙原子催化劑。

本文要點

（1）

通過氮摻雜碳作為基底修飾單原子催化劑得到廣泛研究，研究的內(nèi)容包括碳納米粒子的尺寸，金屬的含量，M-N化學(xué)鍵的結(jié)構(gòu)對催化活性和產(chǎn)物選擇性的影響。

（2）

通過實驗和理論計算結(jié)合研究催化劑的結(jié)構(gòu)-性能的關(guān)系，并揭示CO₂還原為CO的反應(yīng)機(jī)理。此外，由于具有單原子催化劑的優(yōu)勢并且可能展示更加優(yōu)異的催化活性，因此雙金屬位點催化劑目前成為最新的研究熱點。通過設(shè)計合適的雙金屬催化位點，能夠改變CO₂表面吸附位點和反應(yīng)的中間體物種，因此打破催化活性-穩(wěn)定性的平衡局限。作者討論使用流動式反應(yīng)器進(jìn)行CO₂電催化還原反應(yīng)的發(fā)展前景，有助于設(shè)計電解槽，改善CO₂利用、反應(yīng)動力學(xué)和傳質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

Yi Li, Huanhuan Wang, Xiaoxuan Yang, Thomas O'Carroll, Gang Wu, Designing and Engineering Atomically Dispersed Metal Catalysts for CO₂ to CO Conversion: From Single to Dual Metal Sites, Angew. Chem. Int. Ed. 2023

DOI: 10.1002/anie.202317884

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202317884