1. Nat. Commun.: CeO₂上錨定單活性中心Ru，高效催化煙塵氧化

汽車(chē)尾氣中的碳顆粒(主要含有煙塵)是大氣污染的主要來(lái)源，導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境和健康問(wèn)題。為了有效地解決這一問(wèn)題，人們采用了顆粒過(guò)濾器和氧化催化劑相結(jié)合的催化后處理技術(shù)。這種方法在很大程度上依賴(lài)于在較低溫度范圍內(nèi)促進(jìn)煙塵氧化的高效催化劑。

鉑(Pt)和鈀(Pd)金屬仍然是煙塵凈化商業(yè)催化劑中的主要活性組分，但這種對(duì)Pt/Pd的高度依賴(lài)大大增加了汽車(chē)尾氣后處理系統(tǒng)的成本。釕(Ru)金屬的成本僅為Pt/Pd的三分之一，并且有研究發(fā)現(xiàn)，Ru/CeO₂催化劑中Ru與CeO₂之間的強(qiáng)相互作用可以提高煙塵氧化反應(yīng)的催化活性和熱穩(wěn)定性。因此，采用強(qiáng)的金屬-載體相互作用(SMSI)是提高Ru基催化劑穩(wěn)定性的合理策略。然而，制備具有最佳原子構(gòu)型的高效Ru基催化劑仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。

基于此，中國(guó)石油大學(xué)(北京)趙震、韋岳長(zhǎng)、中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所于曉琳和上海交通大學(xué)劉晰等采用氣泡輔助膜沉積(GBMD)方法，在納米花狀CeO₂微球表面晶格位點(diǎn)上一步合成了穩(wěn)定的單原子Ru位點(diǎn)(Ru₁/CeO₂)，這些單原子Ru活性中心表現(xiàn)出顯著的熱穩(wěn)定性，提高了反應(yīng)物(NO和O₂)的活化效率。

在松散接觸模型下，具有Ru單中心的Ru₁/CeO₂催化劑在煙塵氧化過(guò)程中表現(xiàn)出優(yōu)異的本征催化性能(周轉(zhuǎn)頻率(0.218 h^-1)是Ru納米粒子催化劑的9倍)，與商業(yè)Pt基催化劑相當(dāng)。此外，單原子Ru₁/CeO₂催化劑在催化煙塵氧化過(guò)程中表現(xiàn)出優(yōu)異的CO₂產(chǎn)物選擇性(> 99%)和顯著的耐久性。

汽車(chē)尾氣中的一氧化氮(NO)排放是不可避免的，它可以通過(guò)NO氧化成NO₂促進(jìn)煙塵顆粒的去除效率，并通過(guò)NO₂輔助機(jī)制促進(jìn)煙塵的氧化。通過(guò)綜合表征和密度泛函理論(DFT)計(jì)算，研究人員確定了Ru₁/CeO₂催化劑中的活性中心為原子分散的Ru₁O₅，以及Ru-O-Ce鍵內(nèi)強(qiáng)烈的界面電荷轉(zhuǎn)移。這些活性位點(diǎn)有助于形成關(guān)鍵的表面NO₂*中間體，加速了NO氧化為NO₂的速率，從而導(dǎo)致催化碳煙氧化過(guò)程中表觀活化能的顯著減少。

綜上，這項(xiàng)工作強(qiáng)調(diào)了在納米晶體上合成明確的催化單中心的優(yōu)勢(shì)，并結(jié)合原位DRIFTS和DFT計(jì)算對(duì)反應(yīng)機(jī)理提供了有價(jià)值的見(jiàn)解。

A single site ruthenium catalyst for robust soot oxidation without platinum or palladium. Nature Communications, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-42935-7

2. Angew.: 選擇性暴露BiVO₄上特定晶面，用于超低濃度H₂S光化學(xué)檢測(cè)

氣體傳感作為一種重要的信息技術(shù)之一最近受到人們廣泛關(guān)注。與使用精密儀器或在復(fù)雜操作條件下使用的方法相比，化學(xué)電阻性氣體傳感器因其低成本、便攜性和不同可用的傳感材料而更為優(yōu)越。金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)具有良好的穩(wěn)定性和環(huán)保性能，長(zhǎng)期以來(lái)一直被用作傳感材料。為了提高M(jìn)OS材料在熱場(chǎng)作用下的靈敏度，人們采用了控制晶粒尺寸和提高工作溫度等幾種策略。將吸附在MOS上的氧在高操作溫度(100-450 °C)下電離，建立活性物種。實(shí)際上，大多數(shù)MOS材料在室溫下幾乎無(wú)反應(yīng)，由于熱成熟、燒結(jié)或目標(biāo)氣體分子中毒，其仍然存在一些敏感性降解的問(wèn)題。

作為一種替代方法，MOS的內(nèi)部光載流子可以被光激發(fā)，原則上可以在室溫下用于產(chǎn)生氣體傳感的活性氧。一些MOS材料在光照下對(duì)特定的氣體有響應(yīng)，但人們很少在原子水平上解釋光驅(qū)動(dòng)傳感過(guò)程的機(jī)理，導(dǎo)致對(duì)光生載流子與目標(biāo)氣體分子相互作用過(guò)程的了解不足。因此，需要開(kāi)發(fā)具有高靈敏度的高效光活化傳感材料并進(jìn)行深入研究，對(duì)進(jìn)一步改進(jìn)MOS以提高氣敏性能具有參考意義，也為基礎(chǔ)研究和技術(shù)應(yīng)用提供機(jī)會(huì)。

近日，福州大學(xué)王心晨、陽(yáng)燦和中國(guó)科學(xué)院福建物構(gòu)所徐剛等報(bào)道了一種光化學(xué)(BiVO₄)傳感材料，該材料具有很大比例的(110)和(011)面和附加的(111)面，可用于可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)的選擇性檢測(cè)超低濃度H₂S。

與十面體BiVO₄(Deca-BiVO₄)相比，通過(guò)晶面工程，Octa-BiVO₄具有更大的比例的光氧化表面，提高了各向異性光誘導(dǎo)載流子分離，使Octa-BiVO₄的傳感性能優(yōu)于Deca-BiVO₄。同時(shí)，(111)面的暴露實(shí)現(xiàn)了Octa-BiVO₄在V位點(diǎn)上對(duì)H₂S的特征吸附，導(dǎo)致對(duì)H₂S具有較高的選擇性，降低了目標(biāo)氣體的檢測(cè)限。

同時(shí)，Octa-BiVO₄在光照條件下的傳感性能優(yōu)于加熱條件下，顯示了照明的優(yōu)勢(shì)和獨(dú)特的作用。同時(shí)，Octa-BiVO₄還顯示出優(yōu)越的耐久性，因?yàn)镠₂S被氧化為元素硫(S)和二氧化硫(SO₂)，避免了硫中毒。

此外，結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和密度泛函理論(DFT)計(jì)算，研究人員提出了可能的機(jī)理：1.光照使光生空穴(h⁺)和電子(e^?)分別遷移到光氧化和光還原表面，與V原子結(jié)合的-OH基團(tuán)與h⁺結(jié)合，轉(zhuǎn)化為?OH，導(dǎo)致電流增加；2.H₂S首先吸附在(111)面的V原子上，隨后被?OH氧化成S和SO₂，導(dǎo)致電子從H₂S轉(zhuǎn)移到Octa-BiVO₄，進(jìn)一步提高電流；3.H₂S檢測(cè)后，空氣中的O₂分子吸附到V原子上，捕獲e^?以恢復(fù)電流值，然后與水中的質(zhì)子結(jié)合轉(zhuǎn)化為-OH，實(shí)現(xiàn)氣敏循環(huán)。

Crystal engineering of BiVO₄ for photochemical sensing of H₂S gas at ultra-low concentration. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202314891

3. EES: 變廢為寶！從廢水中獲得高負(fù)載As單原子催化劑用于高效和可持續(xù)ORR

砷(As)對(duì)氧還原反應(yīng)(ORR)具有潛在的活性，適當(dāng)回收地下水中的非金屬砷(As)有利于實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)的良性循環(huán)。然而，從含砷污染物中回收的砷用于ORR具有活性和穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)。研究表明，非金屬單原子催化劑(SACs)由于其獨(dú)特的配位環(huán)境和易于調(diào)節(jié)的電子結(jié)構(gòu)，其物理化學(xué)性質(zhì)可以通過(guò)人為調(diào)制而發(fā)生顯著改變。此外，拓?fù)淙毕葸€可以有效地調(diào)節(jié)非金屬(如氮)的電子結(jié)構(gòu)，從而顯著提高其催化活性。但是，低負(fù)載的非金屬SAC缺乏高活性限制了其實(shí)際應(yīng)用。

因此，開(kāi)發(fā)一種通用的高負(fù)載非金屬SACs的合成方法，并構(gòu)建拓?fù)淙毕菀蕴岣叻墙饘俚墓逃谢钚?，?duì)As基SACs的實(shí)際應(yīng)用至關(guān)重要。與此同時(shí)，具有豐富拓?fù)淙毕莸奶纪ǔ８菀籽趸?，?dǎo)致催化劑穩(wěn)定性惡化。因此，闡明As基非金屬SACs在結(jié)構(gòu)破壞之前的調(diào)控機(jī)制和開(kāi)發(fā)一種抑制碳載體氧化的策略，將有助于推動(dòng)As基SACs實(shí)際應(yīng)用。

近日，重慶大學(xué)王煜和阿德萊德大學(xué)郭再萍等報(bào)道了一種在碳上合成高負(fù)載(高達(dá)13.78 wt%)非金屬As單原子的通用方法。具體而言，鋅(Zn)離子被α-D-葡萄糖螯合后首先錨定在碳上，過(guò)量的葡萄糖在物理上隔離了Zn離子，避免了它們的大規(guī)模團(tuán)聚；然后通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)法，用鋅物種大量捕獲亞砷酸鈉(NaAsO₂)的分解產(chǎn)物，以增加非金屬As的負(fù)載；最后，鋅蒸發(fā)構(gòu)造拓?fù)淙毕菰鰪?qiáng)了相鄰As的固有活性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，最優(yōu)的As-DC1-1050催化劑的半波電位(E_1/2)為0.901 V，在35000個(gè)反應(yīng)循環(huán)后E_1/2僅下降23 mV。同時(shí)，As-DC1-1050在HOFCs中的最大功率密度為701.9 mW cm^?2，在ZABs中的最大功率密度為179.8 mW cm^?2，顯示出巨大的實(shí)際應(yīng)用潛力。

理論分析表明，拓?fù)淙毕菀种屏穗娮訌腁s向相鄰碳原子的轉(zhuǎn)移，降低了OH*中間體在較低過(guò)電位(0.48 V)下對(duì)As位點(diǎn)的親和力。此外，研究人員發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期運(yùn)行后碳載體上的氧基和羥基數(shù)目增多，導(dǎo)致AsDC1-1050發(fā)生降解。因此，研究人員利用再煅燒來(lái)減少碳載體上含氧官能團(tuán)的數(shù)量。

結(jié)果表明，重新煅燒過(guò)程更新了As-DC1-1050的碳缺陷環(huán)境，在35000次循環(huán)后，半波電位僅衰減4 mV；在燃料電池中運(yùn)行590小時(shí)后，電流密度僅下降9.86%。綜上，該項(xiàng)工作提高了非金屬SACs的活性，同時(shí)抑制了其活性降解，促進(jìn)了高負(fù)載、高活性、高穩(wěn)定性和低成本的非金屬SACs的實(shí)際應(yīng)用。

High-loading as single-atom catalysts harvested from wastewater towards efficient and sustainable oxygen reduction. Energy & Environmental Science, 2023. DOI: 10.1039/D3EE03274D

4. AM: 激光燒蝕用于合成PtMo單原子合金，實(shí)現(xiàn)超低電壓制氫

清潔和可再生氫氣具有高能量密度和環(huán)保等的優(yōu)點(diǎn)受到人們廣泛關(guān)注。電化學(xué)水分解是生產(chǎn)綠色氫燃料的可持續(xù)的策略。在電解水過(guò)程中，貴金屬基催化劑，如鉑(Pt)，由于其適當(dāng)?shù)腍吸附(ΔG_H*)，在析氫反應(yīng)(HER)中表現(xiàn)出巨大的前景，但貴金屬的稀缺性和高價(jià)格限制了其大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用。100%原子利用率的單原子催化劑(SACs)為實(shí)現(xiàn)貴金屬的成本效益提供了一個(gè)有效的途徑。

此外，由于金屬相互作用強(qiáng)，使單金屬催化劑發(fā)生合金作用，可以改變其電子特性，優(yōu)化ΔG_H*。因此，通過(guò)原子分散最大限度地提高Pt原子利用效率，以及通過(guò)固定在金屬基板上的單原子合金(SAAs)來(lái)提高催化活性，有可能實(shí)現(xiàn)高效催化電解水產(chǎn)氫。

基于此，濟(jì)南大學(xué)周偉家和山東大學(xué)宋克鵬等采用激光燒蝕策略，合成了Pt單原子錨定鉬箔作為單原子合金電極(Pt-SA/Mo-L)，并將其作為高效HER催化劑。具體而言，單原子合金的成功合成主要來(lái)自于激光的局部熱效應(yīng)、激光的快速上升冷卻速率和激光在溶液中產(chǎn)生的還原性H₂氣體。

性能測(cè)試結(jié)果顯示，Pt單原子與Mo底物的強(qiáng)鍵合有利于Pt-SA/Mo-L電極的高效HER活性。在0.5 M H₂SO₄溶液中，該電極在10 mA cm^?2電流密度下的過(guò)電位僅為31 mV，同時(shí)其在高電流密度下(~850 mA cm^?2)能夠連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行穩(wěn)定性50小時(shí)。

此外，研究人員采用低電位陽(yáng)極氧化反應(yīng)(AOR)取代析氧反應(yīng)(OER)，以提高整體水分解性能。由于金屬M(fèi)o的AOR電位比OER要低得多，(?)Pt-SA/Mo-L||Mo-AOR(+)電解槽僅需0.598 V的電壓就能達(dá)到50 mA cm^?2的電流密度，并且其能夠在1.2 V電池電壓下連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行150小時(shí)，表明該電解槽具有實(shí)際應(yīng)用的潛力。

更重要的是，研究人員還利用激光燒蝕策略實(shí)現(xiàn)了其他貴金屬(Pt、Rh、Ir和Ru)在Mo箔上的單原子分布，證明該策略的普適性。因此，該項(xiàng)工作為制備貴金屬單原子催化劑以實(shí)現(xiàn)了超低電壓、無(wú)膜、高通量制氫提供了新策略。

Laser synthesis of PtMo single-atom alloy electrode for ultra-low voltage hydrogen generation. Advanced Materials, 2023. DOI: 10.1002/adma.202305375

5. AFM: 構(gòu)建非常規(guī)面心正交相IrIn₂金屬間化合物，用于高效電催化水分解

電催化水分解技術(shù)可以生產(chǎn)清潔、可再生的氫氣，具有解決能源危機(jī)的潛力。電催化分解水的效率主要取決于電催化劑對(duì)兩個(gè)半反應(yīng)的活性，即陰極析氫反應(yīng)(HER)和陽(yáng)極析氧反應(yīng)(OER)。其中，Ir基材料對(duì)HER和OER均表現(xiàn)出優(yōu)異的活性。然而，Ir是一種極其稀有的貴金屬，這限制了它在工業(yè)上的大規(guī)模應(yīng)用。

另外，Ir基材料在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中容易受到電解液的腐蝕，導(dǎo)致使用壽命縮短。有研究表明，Ir與雜原子的合金化可以?xún)?yōu)化催化劑的電子結(jié)構(gòu)，減少I(mǎi)r的用量。同時(shí)，與固溶體合金相比，Ir基金屬間化合物(IMCs)具有有序和強(qiáng)的Ir-雜原子鍵，表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性和穩(wěn)定性。因此，通過(guò)調(diào)控Ir基金屬間化合物的晶體結(jié)構(gòu)，有望以最少的Ir用量進(jìn)一步優(yōu)化催化活性中心的構(gòu)型。

基于此，北京科技大學(xué)魯啟鵬、山東大學(xué)王安良和中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所夏靜等通過(guò)高溫退火法制備了具有錨定在碳上的面心正交(fco)結(jié)構(gòu)的低Ir含量IrIn₂/C，并將其用于高效催化全水分解。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在0.5 M H₂SO₄和1.0 M KOH溶液中，利用IrIn₂/C催化劑組裝的水電解槽分別僅需1.51 V和1.53 V的電池電壓就能達(dá)到10 mA cm^?2的電流密度，優(yōu)于最優(yōu)先進(jìn)的Pt/C||IrO₂水電解槽(1.63 V和1.60 V)。更重要的是，在0.5 M H₂SO₄溶液中，IrIn₂/C連續(xù)電解55小時(shí)而沒(méi)有發(fā)生明顯的性能和結(jié)構(gòu)降解，表明其具有優(yōu)異的穩(wěn)定性。

基于電化學(xué)測(cè)試結(jié)果和密度泛函理論(DFT)計(jì)算，IrIn₂/C的電催化活性和穩(wěn)定性的提高可歸因于以下原因: 1.IrIn₂/C具有有序和較強(qiáng)的Ir-雜原子鍵，Ir和In之間電負(fù)性的顯著差異導(dǎo)致強(qiáng)烈的主客體電子相互作用，在Ir原子周?chē)鷦?chuàng)建富電子環(huán)境，從而提高催化性能；2.在fco晶體結(jié)構(gòu)中，Ir原子與8個(gè)In原子錯(cuò)綜復(fù)雜地結(jié)合在一起，導(dǎo)致Ir原子的孤立，這不僅最大化了原子利用效率，而且暴露了更多的活動(dòng)位點(diǎn)；3.構(gòu)型固定的IrIn₂/C金屬間化合物有助于在催化過(guò)程中穩(wěn)定活性位點(diǎn)的局部配位環(huán)境，維持穩(wěn)定的界面結(jié)構(gòu)，有助于提高穩(wěn)定性；4.與金屬I(mǎi)r相比，IrIn₂的d帶中心上移，增強(qiáng)了與中間體的吸附，降低了HER和OER反應(yīng)能壘。

綜上，該項(xiàng)工作所提到的結(jié)構(gòu)有序金屬間化合物的制備策略為今后設(shè)計(jì)高活性、高穩(wěn)定性的電解水催化劑提供了參考。

Low-Iridium-content IrIn2 intermetallics with an unconventional face-centered orthorhombic phase for efficient overall water splitting. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202311683

6. Nano-Micro Lett.: Mo-S橋接位點(diǎn)提高量子效率，實(shí)現(xiàn)高效光催化CO₂還原

光催化二氧化碳(CO₂)轉(zhuǎn)化為CH₃OH、CH₄和其他可用的有機(jī)化合物對(duì)于綠色和可持續(xù)能源的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。然而，由于CO₂的熱力學(xué)穩(wěn)定性，CO₂RR往往難以進(jìn)行，導(dǎo)致光還原過(guò)程中反應(yīng)動(dòng)力學(xué)異常緩慢。除此之外，CO₂的轉(zhuǎn)化會(huì)與析氫副反應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)，這顯著降低了CO₂RR產(chǎn)物的選擇性。因此，需要設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)高選擇性，穩(wěn)定和有效的催化劑來(lái)促進(jìn)光催化CO₂RR，并調(diào)整反應(yīng)途徑以形成CH₃OH和CH₄以及CO。

基于前人的研究，設(shè)計(jì)具有雙層空心結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體納米材料是提高光利用率、調(diào)控電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的空間相互作用、加速界面接觸、提供更多催化反應(yīng)位點(diǎn)、促進(jìn)載流子有效分離和轉(zhuǎn)移的最有效策略之一。

基于此，中山大學(xué)羅惠霞和嚴(yán)凱等報(bào)道了一種新型的S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂雙殼層納米盒光催化劑結(jié)構(gòu)，即通過(guò)將2H-MoTe₂包覆在S_v-In₂S₃單殼納米盒上，形成富含S空位的Mo-S鍵連接結(jié)構(gòu)，提高了光催化CO₂還原反應(yīng)(CO₂RR)的量子效率。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂在光照下CO₂轉(zhuǎn)化為CH₄的選擇性為79.6%，在380 nm處的光催化CO₂RR內(nèi)量子效率(IQE_cr)和表觀量子效率(AQE)分別為94.01%和65.29%；并且其經(jīng)過(guò)6個(gè)反應(yīng)循環(huán)后，CH₄、CO和H₂的產(chǎn)率沒(méi)有顯著降低，反應(yīng)后材料的形貌和晶體結(jié)構(gòu)也沒(méi)有發(fā)生明顯變化。

原位表征和密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂的強(qiáng)界面電場(chǎng)可以降低*OCHO和*CHO的吸附能壘，顯著提高決速步在Mo-S橋鍵表面的反應(yīng)速率；同時(shí)，S空位可以促進(jìn)CO₂的活化，降低形成*OCHO的能壘，并促進(jìn)電荷向*OCHO的轉(zhuǎn)移，從而促進(jìn)CO₂RR形成CO。

此外，電荷差導(dǎo)致Mo在界面處形成極化位點(diǎn)，從而抑制相鄰中間體的靜電排斥，促進(jìn)CO和CH₄的生成。綜上，該項(xiàng)究揭示了S_v-In₂S₃@2H-MoTe₂中的界面電場(chǎng)可以通過(guò)調(diào)控Mo的d帶中心和中間體的吸附，顯著促進(jìn)了CO₂RR的生成，為未來(lái)合理制備和構(gòu)筑CO₂RR及其他相關(guān)反應(yīng)的催化劑提供了指導(dǎo)。

Understanding bridging sites and accelerating quantum efficiency for photocatalytic CO₂ reduction. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01221-3

7. Nano-Micro Lett.: 氮摻雜碳上錨定Mo-Fe原子對(duì)，增強(qiáng)電催化CO₂還原活性

電化學(xué)二氧化碳還原反應(yīng)(CO₂RR)為將CO₂轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)物質(zhì)和實(shí)現(xiàn)碳中和提供了一個(gè)有效的策略。然而，該技術(shù)的發(fā)展受到高過(guò)電位、緩慢的電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)和催化劑選擇性差的限制。CO₂RR過(guò)程涉及多步質(zhì)子-電子轉(zhuǎn)移機(jī)制，具有多個(gè)反應(yīng)中間體(*COOH、*CHO和*CO)，催化活性受限于中間體吸附能之間的強(qiáng)相關(guān)性(即線(xiàn)性尺度關(guān)系)。

更重要的是，由于反應(yīng)中間體形成和產(chǎn)物脫附之間的競(jìng)爭(zhēng)，阻礙了高選擇性催化劑的設(shè)計(jì)。為了克服這一局限性，人們提出了許多催化劑設(shè)計(jì)策略，以及調(diào)節(jié)電解質(zhì)中堿金屬陽(yáng)離子的濃度也被用來(lái)打破線(xiàn)性比例關(guān)系，但是目前仍未取得理想的結(jié)果。

近日，吉林大學(xué)崔小強(qiáng)、鄭偉濤、張雷和哈爾濱師范大學(xué)趙景祥等構(gòu)造了一個(gè)獨(dú)特的原子分散異質(zhì)對(duì)，它由固定在氮摻雜碳載體上的Mo-Fe雙原子(MoFe-N-C)組成，并且其表現(xiàn)出優(yōu)異的CO₂RR轉(zhuǎn)化為CO的性能。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在?0.60 V_RHE下，MoFe-N-C催化劑的轉(zhuǎn)換頻率(TOF)高達(dá)3336.21 h^?1，CO法拉第效率(FE_CO)為95.96%；并且其在該電位下連續(xù)電解100小時(shí)期間FE_CO保持在96.83%以上，反應(yīng)后MoFe-N-C的形貌和結(jié)晶度沒(méi)有發(fā)生明顯變化，表明該催化劑具有良好的穩(wěn)定性。

密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，*COOH中間體獨(dú)特的橋式吸附構(gòu)型增加了其吸附能，并且*COOH中間體的C和O原子分別吸附在Mo-Fe對(duì)的Mo和Fe原子上，這就增加了*COOH中間體的電子轉(zhuǎn)移。同時(shí)，由于Mo-Fe之間的d-d軌道耦合，縱向吸附的*CO中間體的解吸能降低，這降低了Mo-Fe對(duì)結(jié)合*CO的傾向。

特別是，這種軌道耦合導(dǎo)致電子離域，降低了金屬位點(diǎn)的電荷密度，從而降低了吸附在Fe原子上的CO中間體的吸附能。綜上，該項(xiàng)工作所提出的策略同時(shí)調(diào)節(jié)*COOH吸附能和*CO解吸能，這最終打破了線(xiàn)性尺度關(guān)系，顯著提高了催化效率，這為設(shè)計(jì)高效的電化學(xué)CO₂RR催化劑提供了有效的策略。

Atomic dispersed hetero-pairs for enhanced electrocatalytic CO₂ reduction. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01214-2