在電化學(xué)CO₂還原反應(yīng)（CO₂RR）中，CO₂活化是第一步，然后是后續(xù)的加氫反應(yīng)。分子CO₂分子活化和CO₂還原產(chǎn)物析出之間的競(jìng)爭本質(zhì)上限制了CO₂RR的催化性能。

基于此，香港城市大學(xué)劉彬、武漢大學(xué)翟月明教授等人報(bào)道了在有序多孔碳上設(shè)計(jì)了一種異質(zhì)核Fe₁-Mo₁雙金屬催化對(duì)，具有高催化性能，可以驅(qū)動(dòng)電化學(xué)CO₂還原為CO。

通過DFT計(jì)算，作者研究了結(jié)構(gòu)-CO₂RR活性的相關(guān)性。從DMCP_Fe1?Mo1-NC到吸附CO₂的電荷轉(zhuǎn)移（0.71 |e|）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于從Fe₁?NC到吸附CO₂的電荷轉(zhuǎn)移（0.002 |e|），表明DMCP_Fe1?Mo1-NC可以更有效地激活CO₂。*CO₂在DMCP_Fe1?Mo1-NC上質(zhì)子化有兩種可能的途徑，分別對(duì)應(yīng)于兩個(gè)質(zhì)子化位點(diǎn)（O¹和O²原子）和兩個(gè)不同的過渡態(tài)（TSs）。

在第一種情況下，質(zhì)子與O¹反應(yīng)，O¹與Fe位點(diǎn)上的C原子結(jié)合，形成*COOH中間體，類似于Fe₁-NC。進(jìn)一步質(zhì)子化后，在Fe₁-Mo₁上形成具有雙齒吸附構(gòu)型的*CO TS，然后在DMCP_Fe1?Mo1-NC上轉(zhuǎn)變?yōu)镸o上的*CO。*CO解吸是電位決定步驟（PDS），其能壘為1.55 eV，甚至大于Mo₁-NC的能壘。

對(duì)于第二種可能的反應(yīng)途徑，第一個(gè)質(zhì)子-電子對(duì)攻擊與DMCP_Fe1?Mo1-NC的Mo原子成鍵的O₂，形成*OH，導(dǎo)致CO鍵斷裂。

第一步質(zhì)子化的自由能變化和能壘分別為0.40和0.78 eV，比O¹原子的第一步質(zhì)子化分別低0.53和0.92 eV。在Fe原子釋放*CO和*OH在Mo位點(diǎn)上的第二次質(zhì)子化之后，DMCP_Fe1?Mo1-NC的結(jié)構(gòu)得以恢復(fù)。

DFT計(jì)算表明，F(xiàn)e₁-Mo₁雙原子催化對(duì)不僅在單個(gè)Fe位點(diǎn)上保持了固有的適度CO吸附，而且通過橋構(gòu)型極大地促進(jìn)了CO2的活化，有效地打破了CO₂還原線性關(guān)系機(jī)制。

Circumventing CO₂ Reduction Scaling Relations Over the Heteronuclear Diatomic Catalytic Pair. J. Am. Chem. Soc., 2023, DOI: 10.1021/jacs.3c03426.