AFM：Cu−Sn双原子协同耦合氧空位，促进CuSn/CeO2-x高效稳定电还原CO2制甲酸盐

利用电化学CO₂还原反应(CO₂RR)生产增值燃料或化工原料是实现碳中和的一种有前景的策略。在众多电化学CO₂RR产物中，甲酸/甲酸(HCOOH/HCOO⁻)具有较高的市场价值。然而，一氧化碳(CO)的生成也经历了双电子转移过程，其会与HCOOH/HCOO⁻发生竞争。同时，CO₂RR过程中析氢反应(HER)更难抑制(特别是在高过电位时)，使得HCOOH的部分电流密度难以超过200 mA cm⁻²，法拉第效率(FE)超过90%。因此，构建高效的催化剂以调节HCOOH的选择性和抑制HER成为推动电化学CO₂RR发展的关键。

近日，山东大学陈代荣和夏玉国等在CeO_2-x上同时引入Cu和Sn原子，构建了具有p区和d区元素协同的电催化剂(CuSn/CeO_2-x)。具体而言，EXAFS和结合能计算证实了具有两个氧空位的Cu−Sn双原子具有最稳定的几何结构；实验表征和理论计算表明，Cu−Sn双原子的协同效应能够降低CO₂RR反应能垒并促进*OCHO中间体产生，导致CuSn/CeO_2-x催化剂具有较高的甲酸盐选择性。

因此，得益于Cu和Sn单原子桥联的形成，所制备的CuSn/CeO_2-x催化剂表现出优异的甲酸盐选择性，在甲酸盐部分电流密度为216.8 mA cm⁻²，电压为−1.2 V_RHE时甲酸盐的法拉第效率高达98.1%；同时，CuSn/CeO_2-x在−1.2 V_RHE下连续运行10小时而没有发生衰减，表明该催化剂具有优异的稳定性。

此外，电化学表征结果显示，氧空位的存在提高了CuSn/CeO_2-x的电化学性能和稳定性，证明调节CO₂RR催化剂的表面结构的重要性。综上，该项工作通过调节单原子锚定载体的表面结构显著提升了催化剂的电化学活性和稳定性，这为设计高效的CO₂RR电催化剂提供了有效的策略。

Boosting Electrochemical Reduction of CO₂ to Formate over Oxygen Vacancy Stabilized Copper–Tin Dual Single Atoms Catalysts. Advanced Functional Materials, 2023. DOI: 10.1002/adfm.202303473

原创文章，作者：Gloria，如若转载，请注明来源华算科技，注明出处：https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/04/7a5b1ca9e1/

AFM：Cu−Sn双原子协同耦合氧空位，促进CuSn/CeO2-x高效稳定电还原CO2制甲酸盐

相关推荐