用于串联CO2还原的噻吩修饰镍卟啉模型

本研究发现硫修饰的镍卟啉单原子催化剂与铜联用时，在中性溶液中实现CO?向CO的高效转化， Faradaic效率达74.3%，电流密度445.8 mA/cm2，较纯铜提升46%。光谱及理论分析表明硫基团通过调节镍的d轨道和d带中心降低反应能垒，Operando研究证实催化剂表面生成CO中间体促进串联催化。

　　

摘要

将生成一氧化碳（CO）的催化剂与铜结合而成的串联系统在提高二氧化碳还原反应（CO₂RR）性能方面显示出潜力。含有硫的单原子催化剂在CO的生成过程中尤为有效；然而，硫在促进CO₂向CO的转化以及串联CO₂RR反应中的作用和定位仍不明确。在本研究中，我们使用模型化合物——噻吩修饰的镍卟啉作为单原子催化剂，发现它们在CO₂RR反应中表现出串联催化活性。光谱分析和理论计算表明，噻吩取代基会诱导配体空穴，从而调节镍中心的轨道和带中心，降低反应势垒并促进CO的形成。将这些单原子催化剂与铜催化剂结合后，在中性溶液中，C₂产物的法拉第效率可达74.3%，部分电流密度为445.8 mA cm^?2，比纯铜催化剂提高了46%。原位研究证实了单原子催化剂能够生成CO中间体，进一步证明了它们在串联催化中的作用。