钛氮碳单原子催化剂

高选择性低能垒

利用Ti-N3-C单原子催化剂在温和条件下将CO2电化学还原为草酸盐，通过溶剂与电位调控实现高效C-C偶联。

周莹 · Wu, Xuan · 朱平 · 张文华

ACS Applied Materials & Interfaces 2025

参数信息

决速步能垒

0.31 eV

操作电位 (Ti-N2C-C)

-0.7 V

操作电位 (Cr-N2C-C)

-0.7 V

操作电位 (Cr-N3-C)

-0.6 V

技术优势

能垒很低

Ti-N3-C在乙腈中、-0.7 V时决速步能垒仅0.31 eV，反应动力学快。

高选择性

在低能垒的同时抑制副反应，选择性生成草酸盐。

条件可调

溶剂介电常数与电极电位可调控催化活性，有利于优化反应条件。

材料扩展

通过配位环境调控，Ti-N2C-C、Cr-N2C-C、Cr-N3-C等亦具高效催化潜力。

应用场景

• CO2电还原：将CO2还原为草酸盐，实现碳捕集与化工原料生产。
• 单原子催化：利用单原子分散活性位点，提高原子利用率与选择性。
• 草酸盐合成：直接合成草酸盐，替代传统多步工艺。
• 电解槽：集成于电解槽，在温和条件下电化学生产草酸盐。