Advanced Energy Materials 我院新能源材料与器件团队在电催化二氧化碳还原研究方面取得进展

　　近日，我院新能源材料与器件团队在Advanced Energy Materials（一区TOP期刊，影响因子：27.8）发表了题为 Secondary Coordination Sphere Engineering of Single-Sn-Atom catalyst via P Doping for Efficient CO ₂  Electroreduction 的学术研究论文。通过合理设计探索出P掺杂在第二配位壳层的Sn单原子催化剂（P-SnN₄-CNT），结合原位表征技术和DFT计算揭示了P在反应过程中的重要作用以及Sn单原子电催化二氧化碳还原到CO的真实活性位点。

　　应对二氧化碳排放造成的全球气候变化挑战需要开发清洁和可持续的能源技术。由于经济和技术上的可行性，将二氧化碳（CO₂RR）电化学转化为增值燃料或化学品被认为是最有前途的方法之一。然而，由于CO2分子活化的内在限制，以及反应过程中的竞争析氢反应，特别是在工业水平的高电流密度下，CO₂RR面临着高过电势、低反应效率的基本问题。单原子催化剂提供了一个机会来调整单个金属中心周围的局部配位环境，以优化反应物/中间体的吸附，从而获得更高的CO₂RR性能。对于Sn-N-C电催化剂来说，反应机理的探索仍具挑战。因此，合理设计Sn单原子并开发实时原位/操作技术来揭示其在电催化还原二氧化碳中的反应机制十分必要。

　　本工作将定义明确的锡酞菁温和热解到碳纳米管上来设计Sn-N-C催化剂。通过P掺杂，成功地将P原子引入Sn中心的第二配位壳层中。所得到的P-SnN₄-CNT表现出对于电催化二氧化碳还原到CO表现出优异的活性，并结合原位衰减全反射表面增强红外吸收光谱、准原位X射线光电子能谱和DFT计算，明确揭示了P掺杂Sn单原子位点对电催化CO₂RR生产CO的本征结构作用。

　　本文的一系列结构表征和分析证实P原子的掺杂有利于CO₂的活化和氢化步骤，并促进了反应过程中Sn⁴⁺还原为Sn²⁺，其中Sn²⁺被确定为CO生成的活性位点。我们的工作为电子结构优化和单Sn原子的局部微环境调节，鉴定活性位点提供了清晰的机制见解，这将为开发其他具有高CO₂RR性能的M-N-C催化剂铺平道路。 

　　聊城大学的硕士研究生岳彩珍为该论文的第一作者，大连化学物理研究所在站博士后杨小博为该论文的共同一作，尹杰副教授和李旭宁研究员为该论文的共同通讯作者。该研究工作得到中国科学院战略重点研发计划，国家重点研发计划、国家自然科学基金单原子催化中心，国家自然科学基金，CAS基础研究青年科学家项目的支持。

　　（审核：李伟）