​浙大侯阳Angew.：通过串联催化加速CO的转移和溢出

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​浙大侯阳Angew.：通过串联催化加速CO的转移和溢出
铜基催化剂已被广泛应用于电还原二氧化碳（CO2ER）反应中。然而，CO2在铜表面活化的高能垒是对高催化效率和产物选择性的一个挑战。
基于此，浙江大学侯阳研究员（通讯作者）等人报道了一种原位*CO生成和溢出策略，通过在具有方钠石拓扑结构的吡啶氮富集碳载体上掺杂单原子镍（Ni-SOD/NC），该碳载体作为供体向相邻的铜纳米颗粒（Cu NPs）提供*CO中间体。在-0.72 V的低电位下实现了62.5%的高C2H4选择性和160 mA cm-2的工业级电流密度。
​浙大侯阳Angew.：通过串联催化加速CO的转移和溢出
为了阐明Ni-SOD/NC的高*CO供应能力，作者对邻近NiN3位点的不同种类的N原子的影响进行了理论研究。构建了四种可能的模型，分别为NiN3、NiN3/PDN、NiN3/GN和NiN3/PRN（PDN、GN、PRN和分别代表吡啶N、石墨N和吡咯N）。
对于NiN3/PRN和NiN3/PDN，从*CO2到*COOH中间体的自由能分别为0.14和0.10 eV，证明吡啶N比吡咯N更有利于*CO2质子化生成*COOH。此外，NiN3、NiN3/GN、NiN3/PRN的*CO解吸自由能分别为1.46、1.81和1.29 eV，均高于NiN3/PDN（1.09 eV），表明吡啶N也促进了*CO的解吸步骤，有利于CO2ER的催化。
​浙大侯阳Angew.：通过串联催化加速CO的转移和溢出
本文还计算了*H吸附的吉布斯自由能来评估HER活性。与NiN3（0.27 eV）、NiN3/GN（0.28 eV）和NiN3/PRN（0.34 eV）相比，氢气生成在NiN3/PDN上被明显抑制。NiN3/PDN显示出最正的UL(CO2)-UL(H2)值，表明其具有最高的CO选择性。
此外，*CO从NiN3/PDN解吸并转移到Cu表面的能垒低于直接从NiN3/PDN解吸到气相，进一步证明Ni-SOD/NC上的*CO脱附增加了Cu表面的*CO覆盖率，从而促进了C2H4的生成。
Accelerated Transfer and Spillover of Carbon Monoxide through Tandem Catalysis for Kinetics-boosted Ethylene Electrosynthesis. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202215406.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202215406.

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