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單原子催化劑SACs因其100%的原子利用效率而受到越來越多的關(guān)注。使用單原子催化劑CO₂RR將CO₂轉(zhuǎn)化為CO，為CO₂的利用提供了一種具有前景的方法，但是對(duì)于傳統(tǒng)的單原子催化劑而言，CO₂的輕松吸附和CO脫附仍然具有挑戰(zhàn)性。

有鑒于此，中南大學(xué)劉敏教授、慕尼黑大學(xué)Emiliano Cortes等沒有挑選特定的原子，但是提出一種利用整個(gè)鑭系（Ln）元素的原子促進(jìn)CO₂還原的策略。通過DFT理論計(jì)算、原位光譜，以及X射線吸收光譜表明，具有代表性的鉺Er單原子催化劑的橋連吸附機(jī)制。

本文要點(diǎn)：

（1）

制備了一系列涵蓋14種元素的鑭系單原子催化劑，這些催化劑生成CO的法拉第效率超過了90%。Er催化劑在500 mA cm^-2的電流密度下實(shí)現(xiàn)了約130,000 h^-1的高TOF轉(zhuǎn)化。此外，在200 mA cm^-2的電流密度下使用酸性電解質(zhì)時(shí)，可獲得34.7 %的全電池能量效率和70.4 %的單程CO₂轉(zhuǎn)化效率。

（2）

這個(gè)催化劑利用鑭系元素，探索了單原子催化劑獨(dú)特的成鍵，為高效地將CO₂轉(zhuǎn)化為CO以及更多相關(guān)的轉(zhuǎn)化帶來新鮮可能性。

參考文獻(xiàn)

Wang, Q., Luo, T., Cao, X. et al. Lanthanide single-atom catalysts for efficient CO₂-to-CO electroreduction. Nat Commun 16, 2985 (2025).

DOI: 10.1038/s41467-025-57464-8

https://www.nature.com/articles/s41467-025-57464-8