Ni-N₄单原子催化剂

吴峰 · Liu, Xiaokang · Wang, Shiqi · Longfei, Hu · Xue, Zhenggang · Yang, Yaxiong · 王新强 · Fan, Minghui · 潘洪革 · Gao, Xiaoping · 姚涛 · 吴宇恩

Nature Communications 2024

技术优势

选择性接近100%

K⁺决定的反应路径使CO₂电还原的能垒低于竞争性的析氢反应，从而实现对CO产物的专一选择性。

反应能垒更低

K⁺稳定了化学吸附的CO₂⁻，使决速步骤从协同质子电子转移转变为独立的质子转移，消除了电子转移步骤的能垒贡献。

机理确证充分

通过原位X射线吸收光谱、原位拉曼光谱和巨正则势动力学模拟，多角度验证了K⁺与吸附CO₂⁻的相互作用及其对决速步骤的影响。

应用场景

• CO₂电还原催化剂：提供高选择性CO₂还原催化剂，接近100%的CO选择性。
• CO₂还原电解池：可集成到电解池中，利用K⁺促进的路径降低能垒，提高能效。
• 电化学CO₂转化：实现温和条件下CO₂到CO的定向转化，避免析氢副反应。