Angew.：管状氮化碳负载Ag单原子，实现高选择性光催化CO2还原为CO

将二氧化碳(CO₂)光还原为增值化学品是缓解能源危机和温室效应的最有前景的可持续技术之一。在各种CO₂光还原产物中，CO因其作为Fischer−Tropsch合成原料、应用于金属冶炼等领域而受到广泛关注。然而，由于目前大多数光催化剂的光生载流子的动态转移缓慢，CO₂的转化效率和CO的选择性较低，这限制了光催化CO₂还原的进一步发展。

基于此，天津大学王德法和日本国立物质材料研究所(NIMS)叶金花等采用“浸渍+热解”策略制备了一系列Ag单原子锚定的空心多孔多边形管状C₃N₄(PCN)光催化剂Ag₁(x)@PCN(x：Ag的含量，wt%)，并将其用于CO₂光还原。

光催化CO₂还原性能测试结果显示，最优的Ag₁(0.73)@PCN光催化剂表现出优异的CO₂光还原效率，CO生产速率和选择性分别为0.32 μmol h⁻¹和94%；在365、380、400和500 nm辐照下，催化剂的表观量子效率(AQE)分别为4.8、3.3、2.4、2.4和0.6%，性能优于之前报道的大多数C₃N₄基光催化剂。

此外，经过连续10个循环的反应，Ag₁@PCN的CO生产活性没有明显下降，并且反应后材料的组分和结构没有发生明显变化，表明Ag₁@PCN在CO₂光还原反应中具有良好的稳定性。

实验结果和密度泛函理论(DFT)计算结果表明，Ag−N₃中的强金属−载体相互作用可以促进光生载流子的转移动力学；并且由于Ag−N₃与*COOH的配位有较强的相互作用，有利于稳定*COOH中间体，降低CO₂的活化能，最终促进CO的产生。另一方面，CO的高催化活性和选择性可能是由于在Ag₁@PCN表面*CO转化为CO分子的能垒小于*CO转化为*CHO。

此外，根据DFT计算和原位DRIFT，研究人员推测Ag₁@PCN上的CO₂光还原途径极有可能如下：CO₂→CO₃²⁻→*COOH→*CO→CO。综上，该项研究表明，金属−氮(M−N)配位结构产生的强金属−载体相互作用可以有助于提高单原子催化剂在CO₂光还原过程中的反应活性和产物选择性，这为设计和开发基于强金属−载体相互作用的单原子催化剂以应用于其他电催化领域起到指导作用。

Selective Photocatalytic Reduction of CO₂ to CO Mediated by Silver Single Atoms Anchored on Tubular Carbon Nitride. Angewandte Chemie International Edition, 2023. DOI: 10.1002/anie.202304585

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Angew.：管状氮化碳负载Ag单原子，实现高选择性光催化CO2还原为CO

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