何传新/杨恒攀JMCA: 原子配位数，高不一定好！

电化学二氧化碳还原(CO₂RR)是一种降低大气中二氧化碳浓度和生产高附加值产物的有效技术。然而，CO₂特殊的线性结构使其具有较高的稳定性。因此，设计和制备高效、稳定的电催化剂来激活CO₂是CO₂RR的关键。

近日，深圳大学何传新、杨恒攀等采用等离子体活化策略成功合成MOFs衍生的的单原子Cu催化剂(PA-CuDBC-1)，以实现高效电催化CO₂RR为CH₄。

在催化剂的制备过程中，由于等离子体轰击，催化剂上形成了丰富的氧空位并显着增加了低配位铜位点的数量。此外，等离子体处理还产生了分层多孔结构，这使得催化剂能够有效地吸附反应物分子。多孔结构和低配位铜位点的协同作用显着提高了PA-CuDBC-1 CO₂电还原为CH₄的活性，在-1.1V_RHE下的最大法拉第效率为75.3%(FE_C2H4为7.1%，FE为14.1%，FE_H2为3.5%)。

此外，当含碳产物(CO，CH₄和C₂H₄)的部分电流密度为47.8mAcm^-2时，总法拉达效率可达到96.5%，明显优于未经等离子体激活的CuDBC。

密度泛函理论(DFT)计算表明，CO₂转化为*COOH是CO₂RR的决速步，低配位铜位点Cu-O₃-C和Cu-O₂-C不仅可以降低决速步的能垒，还可以降低其他关键中间体形成的能垒，进而加速CO₂还原为CH₄的动力学过程。

该策略为用于CO₂还原的高效催化剂设计提供了策略，并且该策略在其他单原子催化剂的制备中也具有可行性。

Construction of Single-atom Copper Sites with Low Coordination Number for the Efficient CO₂ Electroreduction to CH₄. Journal of Materials Chemistry A, 2021. DOI: 10.1039/D1TA08494A