看双原子电催化（电代替了催化剂）双原子电催化，最新Nature子刊！MS杨站长 2023-10-09基于此，天津理工大学鲁统部教授、焦吉庆
教授、华中科技大学杨旋教授以及内蒙古大学张江威研究员（通讯作者）等人构建了一种不对称 TeN2-CuN3 双原子位点催化剂，并通过
全量程同步加速器成对分布函数对其进行分析。该催化剂在电化学还原 CO2 过程中具有双原子位点激活两种关键分子的协同机制：工况光谱证
实 Te 中心激活 CO2而Cu 中心则有助于解离 H2O。实验和理论结果表明TeN2-CuN3可以协同降低决速步的反应能垒从而促
进质子转移动力学。 (a) TeN2-CuN3 DAC 的合成示意图。(b) Te 纳米线、(c) Te@ZIF-8 的核-鞘结构
、(d) 含铜离子的 Te@ZIF-8和 (e) TeN2-CuN3 DAC的 TEM 图像。(f) TeN2-CuN3 DAC
的 HAADF-STEM 图像。(g) TeN2-CuN3 DAC 的典型点对（左上）、双点和单点的统计分析（右上）、两对 DAC
点的相应三维强度曲线（下）。像差校正的高角度环形暗场扫描透射电子显微镜（HAADF-STEM）图像表明Te和Cu以原子方式分散在
N掺杂多孔碳（NC）载体上；红色圆圈突出显示了相邻的亮点，表明形成了二原子位点。 (a, d) Te和Cu的归一化XANES χ(
E)谱。(b, e) Te和Cu的径向距离χ(R)空间谱。(c) TeN2-CuN3 DAC的Te-N和Te-N-C路径拟合结果。
(f) TeN2-CuN3 DAC 局部Cu-Te路径的PDF Rietveld细化结果; (插图) DAC的二维散射图像。(g)
, TeN2-CuN3 DAC和其他样品的Te和Cu的χ(k)的WT。Te 原子和 Cu 原子在大小和电负性方面存在明显差异，因此
在N掺杂C支持物上，这两个原子预计会具有不同的配位构型和电子结构。XANES 数据证实了DAC中Te和Cu原子的氧化态与相应SAC
中的不同，暗示了DAC中Te和Cu的配位环境和电子结构发生了改变。Te和Cu的CN均低于相应SAC中的CN，由此产生的TeN2-C
uN3位点具有扭曲的不对称结构。 (a) 经iR校正的LSV曲线（i，电流；R，电阻：9.0 ± 0.6 欧姆；电极表面积：0.2
5 平方厘米）。(b) 应用电位时不同样品的法拉第效率（上图：FECO；下图：FEH2）和 (c) jCO。(d) TeN2-Cu
N3 DAC 的长期稳定性和相应的FECO。(e) 流动池的照片（左）和TeN2-CuN3在-0.65 V下的长期测试（对比RHE
）（右）。误差条代表三次独立测量的标准偏差。TeN2-CuN3 在 -0.55 V 至 -0.85 V（相对于 RHE）的宽电位范
围内具有很高的选择性（FECO > 90%），在 -0.65 V（相对于 RHE）时，FECO 最高可达 98%。TeN2-CuN
3 的 jCO 最高，在 -0.65 V 时达到 8.0 mA cm-2（相对于 RHE），分别是 TeN3 和 CuN4 的 4
倍和 8 倍。特别是，在整个测试电位范围内，TeN2-CuN3 的 jCO 值大于 TeN3 和 CuN4 的 jCO 值之和，
这表明 DAC 中 Te 和 Cu 中心之间存在协同效应。此外，TeN2-CuN3 DAC 还显示出良好的稳定性；在 -0.65
V 下电解 96 小时后，jCO 和 FECO（>90%）几乎没有变化（相对于 RHE）。TeN2-CuN3 (a)、TeN3 (
b) 和 CuN4 (c) 催化剂的原子结构差（上图）和相应的电子密度（下图）；(d) 从CO2转化为 COOH，(e) 从 C
OOH 转化为 CO2RR，(f) 从 H2O 转化为 H 和 OH 的水解离过程。(g) TeN2-CuN3 DAC 上
CO2→COOH 和 COOH→CO 转换的计算构型（IS，初始状态；TS，过渡状态；FS，最终状态）。在CO2饱和KHCO3
溶液中，TeN2-CuN3 (a)、TeN3 (b)、CuN4 (c)和CN (d) 催化剂的谱图。在开路电位(OCP)下收集应用
的参考光谱剖面。(e, f) ATR-SEIRAS光谱中CO吸附 (e) 和水拉伸模式 (f) 的电位与波数的关系图。总结展望综上
所述，本研究构建了TeN2-CuN3 DAC并揭示了改善 CO2RR 的协同机制。作者首先通过XAFS和PDF分析对TeN2-Cu
N3DAC的结构特征进行了表征。电化学性能测试显示DAC具有较宽的电位范围、较高的FECO（>90%）、较小的Tafel 斜率（6
5.2 mV dec-1）和良好的稳定性（超过 96 小时）。DFT计算表明TeN2-CuN3位点可以协同降低CO2到 COOH
步骤和H2O解离的能垒，从而有效促进质子转移动力学。作者进一步利用ATR-SEIRAS来确定Te和Cu在电催化CO2还原过程中的作
用规律，其中Te位点主要激活 CO2而Cu位点则有助于H2O的解离，这为协同机制提供了直接的光谱证据。本研究所报道的合成策略和协同机理可以为制备具有多个活性中心的先进催化剂提供指导。看了文章：电代替了催化剂，电磁波、静电同样可以的。 |
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