通訊作者：唐智勇研究員

通訊單位：國(guó)家納米科學(xué)中心

非均相單原子催化劑（SAC）和單位點(diǎn)催化劑（SSC）由于其優(yōu)異的催化活性和有效的金屬利用率。此外，與常規(guī)的負(fù)載型納米顆?；驂K狀金屬相比，單原子催化劑或單位點(diǎn)催化劑具有強(qiáng)金屬-載體相互作用但沒(méi)有金屬-金屬的鍵合，催化活性中心表現(xiàn)出許多不同的催化行為，因此而受到廣泛關(guān)注。?

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單位點(diǎn)催化劑（SSC）的活性中心，不僅可將催化活性最大化，而且為研究結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系提供了有效的平臺(tái)。但是，現(xiàn)有SSC中活性位點(diǎn)的任意排列對(duì)于該類催化劑催化活性機(jī)理的研究以及性能的優(yōu)化帶來(lái)困難。

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成果一覽

近日，國(guó)家納米科學(xué)中心的唐智勇研究員報(bào)道了單位點(diǎn)電催化CO2RR的最新成果。該研究通過(guò)金屬-卟啉分子的組裝制備了超薄單位點(diǎn)電催化劑（SSC），該催化劑能夠精確辨別催化劑活性位點(diǎn)的d軌道能量。通過(guò)提高金屬dz2軌道的能級(jí)，可顯著促進(jìn)電催化CO2還原的活性，在500 mV的過(guò)電位下法拉第效率高達(dá)96％。此外，實(shí)現(xiàn)了2.1 s-1的周轉(zhuǎn)頻率，且具有良好的穩(wěn)定性。

圖文導(dǎo)讀

圖1 STPyP-Co催化劑形貌結(jié)構(gòu)表征

圖2 STPyP-Co催化劑精細(xì)結(jié)構(gòu)表征

圖3 STPyP-Co催化劑電催化CO2還原性能

圖4 STPyP-Co催化劑原位XAS表征

圖5 STPyP-Co催化劑DFT計(jì)算

本文通過(guò)使用四（4-吡啶基）卟啉鈷（II）作為結(jié)構(gòu)單元的軸向配位裝法成功制備了超薄單位點(diǎn)催化劑 STPyP-Co。STPyP-Co的Co 3d軌道的dz2能級(jí)得到提升，從而提高CO2還原的電催化活性。更重要的是，通過(guò)精確調(diào)控活性中心的軌道能級(jí)來(lái)提高活性，實(shí)現(xiàn)重要小分子的能量催化轉(zhuǎn)化。

文獻(xiàn)信息

Reordering d-orbital energies of single-site catalysts for CO2 electroreduction

(Angewandte Chemie International Edition，2019，DOI: 110.1002/anie.201907399)

原文鏈接

http://dx.doi.org/10.1002/anie.201907399