Nature子刊：局部对称性破坏的Cu单原子催化剂用于连续CO2电还原制甲酸盐

原子级配位工程是调节单原子催化剂（SAC）催化性能的有效策略。然而，迄今为止，它们的合理设计一直受到配位对称性和催化性能之间缺乏普遍相关性的困扰。基于此，国家纳米科学中心赵慎龙研究员，中国计量大学李灿副教授，中国科学院高能物理研究所董俊才副研究员（共同通讯作者）等人通过微波加热合成了平面对称破缺的CuN₃（PSB-CuN₃）单原子催化剂用于电催化CO₂还原。

值得注意的是，本文所制备的PSB-CuN₃催化剂在-0.73 V vs. RHE下对甲酸盐的选择性为94.3%，超过了对称的CuN₄催化剂（在-0.93 V vs. RHE下为72.4%）。在配备PSB-CuN₃电极的流通池中，连续运行100 h甲酸的选择性仍能够保持在90%以上。

计算解读

通过原位EXAFS、XANES和ATR-SEIRAS分析与理论计算相结合，本文明确地揭示了PSB-CuN₃对甲酸盐的高催化性能源于PSB-CuN₃的本征局域对称性从平面的D_4h构型断裂到C_2v构型，从而导致了非常规的dsp杂化。在这种反常情况下，催化活性不符合广泛使用的d带中心理论，但与金属中心的局部环境（包括配位数和畸变度）有很强的相关性，可以作为预测石墨烯基SACs中H₂/CO/HCOOH/CH₄/CH₃OH产物活性的通用描述符。

综上所述，本文以一种简便易行的方法成功地制备了局域平面对称性破缺的PSB-CuN₃催化剂，并将其用于CO₂RR的电催化剂。为在原子尺度上合理设计和精确调控非贵金属单原子催化剂中活性中心的局部对称性提供了普遍而有效的指导。

Continuous electroproduction of formate via CO₂ reduction on local symmetry-broken single-atom catalysts. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-42539-1.

https://www.nature.com/articles/s41467-023-42539-1.