本文報(bào)道了一種具有強(qiáng)金屬-載體相互作用（strong metal-support interactions, SMSIs）的鈣鈦礦嵌套亞-3 nm銅的CER催化劑
將金屬納米顆粒原位嵌入鈣鈦礦氧化物上在多相催化中顯示出巨大的潛力，但在促進(jìn)環(huán)境CO2電還原（CER）方面的應(yīng)用尚待探索。基于此，江南大學(xué)朱佳偉教授（通訊作者）等人報(bào)道了一種具有強(qiáng)金屬-載體相互作用（strong metal-support interactions, SMSIs）的鈣鈦礦嵌套亞-3 nm銅的CER催化劑，以促進(jìn)高效且穩(wěn)定的CO2轉(zhuǎn)化為多碳產(chǎn)物（C2+）。
為了驗(yàn)證概念，作者利用具有代表性的A位點(diǎn)缺陷型鈣鈦礦La0.4Sr0.4Ti0.9O3-δ（LST）作為載體，并通過(guò)還原Cu摻雜的LST前體（La0.4Sr0.4Ti0.9Cu0.1O3-δ, LSTCu）合成了LST負(fù)載的亞-3 nm Cu的嵌套異質(zhì)結(jié)構(gòu)（LSTr-Cu）作為CER的模型催化劑。對(duì)于嵌套異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)，豐富的亞-3 nm橢圓體Cu顆粒均勻分散并外延錨定在LSTr載體上（尺寸約為65 nm），導(dǎo)致產(chǎn)生重要的SMSIs，主要表現(xiàn)為促進(jìn)電子轉(zhuǎn)移，移動(dòng)d帶中心（更接近費(fèi)米能級(jí)），并加強(qiáng)LSTr-Cu的粘附。
當(dāng)作為CER催化劑評(píng)估時(shí)，相對(duì)于其物理混合物對(duì)應(yīng)物，LSTr-Cu對(duì)C2+提供了更高的活性和選擇性，以及高度增強(qiáng)的穩(wěn)定性。其中，LSTr-Cu在C2+的活性和選擇性提高了6.2倍，并且穩(wěn)定性超過(guò)80 h。實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算均表明，嵌套異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)生成的SMSIs不僅可以調(diào)節(jié)關(guān)鍵反應(yīng)物質(zhì)的吸附/活化，降低C-C二聚化的能壘，而且還可以限制Cu原子的遷移，增強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)降解的抵抗力，從而為CO2轉(zhuǎn)化為C2+提供了一個(gè)高效穩(wěn)定的平臺(tái)。
Perovskite-Socketed Sub-3 nm Copper for Enhanced CO2 Electroreduction to C2+. Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202206002.
https://doi.org/10.1002/adma.202206002.
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