低配位的CuNi双原子催化剂用于高效的光催化还原烟气中的CO2为C2H6

《Nature Communications》：Low-coordinated CuNi dual-atom catalyst for efficient flue gas CO2-to-C2H6 photoreduction

　　

摘要

由于烟气中二氧化碳（CO?）浓度低、反应动力学缓慢以及催化剂容易发生中毒，高效地将CO?光还原为高价值的碳二化合物（C?）是一项具有挑战性的任务。为了解决这一问题，研究人员采用原位热聚合方法制备了具有低配位N?-Ni-Cu-N?双原子活性位点的CuNi/PCN光催化剂。优化后的催化剂能够有效促进CO?的光还原反应，主要以C?H?的形式生成，其生成速率为254.3 μmol h?1 g?1，同时还会产生CO和CH?。值得注意的是，在CO?浓度仅为15%的条件下，该催化剂仍能保持约50%的产率以及约63%的C?H?选择性，并展现出出色的抗中毒能力和在复杂烟气中的稳定性。综合研究表明，低配位的CuNi双原子位点能够协同调节活性位点的电子结构，从而增强CO?的吸附能力并降低C-C键合形成C?H?的难度。形成的Cu-Ni键进一步提升了催化剂的结构稳定性和光催化性能。总体而言，这项工作为利用工业废气高效生产碳二化合物提供了一种有前景的策略。