新加坡南洋理工大学Angew：Fe-N-C位点的CO2RR反应机理研究

纳米技术

2024-10-02

修饰在氮掺杂碳载体中的Fe单原子催化剂是最具代表性的CO₂RR单原子催化剂，虽然单原子催化活性位点的结构比较简单，但是人们对于Fe-N-C催化还原CO₂制备CO的机理仍然存在争议。这些争议包括三点：首先人们对于CO₂还原为CO的决速步骤（RDS）存在争议。其次，理论计算和实验结果的结果对于高过电势的Fe位点在CO毒化作用下仍然具有高活性比较困惑。另外，目前仍然不知道如何解释高电势对HER的选择性高于CO₂RR。

有鉴于此，新加坡南洋理工大学李述周教授等报道Fe-N-C催化剂的新型CO₂RR机理。

本文要点

（1）

作者开发的这种CO₂RR新型机理是受到生物体系的动态变化的催化活性的灵感。通过DFT理论计算和蒙特卡洛分子动力学模拟，发现RDS决速步骤不是固定不变的，而实随着过电势的改变而变化。

（2）

提出的双重机理能够解释CO毒化金属位点仍然具有高催化活性的原因，并且能够解释高过电势HER选择性比CO₂RR更高。这项研究为理解这种重要催化剂的长期存在争议提供方案，促进了人们研究反应机理的时候需要考虑催化活性位点的动态性质。

参考文献

Nam Van Tran, Jiyuan Liu, Shuzhou Li, Dynamic Adaptation of Active Site Driven by Dual-side Adsorption in Single-Atomic Catalysts During CO₂ Electroreduction, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202411765

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202411765