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中國科學技術大學吳宇恩和溫州大學陳偉等人報道合成由Co-Cu異雙原子對組成的雙原子位點催化劑(DASC)。CoCuDASC具有出色的選擇性，最大CO法拉第效率為99.1%。在100mAcm^-2至500mAcm^-2的寬電流密度范圍內，CO選擇性可保持在95%以上。流通池中最大CO部分電流密度可達483mAcm^-2，遠超工業級電流密度要求（>200mAcm^-2）。

中科大/溫大Angew：Co-Cu雙原子位點催化劑實現工業級電流密度下CO2 電還原

DFT計算CoCu-DASC、Co-SAC和Cu-SAC的電荷密度差，Co和Cu原子之間存在負電荷說明CoCu-DASC中兩個原子之間形成Co-Cu鍵和電子相互作用。Co-SAC和Cu-SAC催化劑中不存在的Co-Cu鍵和異核金屬之間的相互作用對電子結構有顯著影響。然后，為了說明改變設計催化劑的電子結構和CO₂RR催化性能之間的相關性，計算在U=0V(vsRHE)時CO₂RR到CO和HER的自由能圖。顯示CoCu-DASC、Co-SAC和Cu-SAC中金屬原子位點上每個中間態的自由能，每個步驟都包含一個質子-電子對轉換。對于CoCu-DASC催化劑，由于自由能變化低于Cu位點，CO₂RR更可能發生在Co位點上。

CO₂RR到CO過程的電勢依賴步驟是Cu-SAC形成*COOH，以及從CoCu-DASC、Co-SAC的金屬原子位點脫附*CO。Cu-SAC、Co-SAC和CoCu-DASC的相應能壘分別為1.36、0.89和0.55eV。*COOH中間體在Cu-SAC上的弱結合導致巨大的能量輸入，而CoCu-DASC可以適當地降低*COOH形成的自由能并進一步提高*CO的吸附。然而，對于Co-SAC，發現*COOH中間體的過度吸附以及CO分子和Co原子之間的進一步強鍵合強度。CO脫附步驟將需要更多能量，導致吸附在Co-SAC上的CO進一步氫化。

此外，中間體與催化劑金屬原子位點之間的相互作用也可以通過金屬原子位點的d帶中心來評估。CoCu-DASC(Co)、CoCu-DASC(Cu)、Co-SAC和Cu-SAC的Co或Cu原子的d帶中心分別為-1.45、-3.51、-0.93和-3.38eV。d帶中心值越負，中間體與活性位點的結合越弱。但中間體與活性位點的結合不應過強或過弱，說明d帶中心值適中較好。CoCu-DASC(Co)的d帶中心較為適中，與*COOH中間體在相應位點的鍵合強度趨勢吻合度最高。

Jun-dong Yi, Xiaoping Gao et al. Design of Co-Cu Diatomic Site Catalysts for High-efficiency Synergistic CO2 Electroreduction at Industrial-level Current Density. Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202212329

https://doi.org/10.1002/anie.202212329

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