图1 Ni单原子合成示意图及STEM表征
随着能源、环境与气候变化问题的日益突出，温室气体二氧化碳减排及资源化利用早已成为科学界经久不衰的研究热点之一。过渡金属Ni是重要的催化剂材料，具有良好的氧化还原催化活性，但鲜有报道将其用于二氧化碳还原反应。近十年来，单原子催化剂迅速兴起并成为催化领域的前沿和热点，许多金属在尺寸降至原子级别时，表现出十分神奇的特性。王宝辉吴红军教授团队与Jing Gu博士团队等在Ni单原子的合成及其电催化机制领域开展了大量探索研究，发现Ni单原子二氧化碳还原具有极高的选择性和稳定性。然而，目前关于Ni催化剂尺寸与二氧化碳电催化选择性之间的构效关系仍然缺乏系统深入的认知。研究团队在Ni纳米颗粒尺寸效应影响二氧化碳电催化选择性产一氧化碳研究领域取得重要进展，调控制备了尺寸10~100 nm的Ni颗粒，明确了二氧化碳还原性能与Ni颗粒的尺寸密切相关：小尺寸的Ni颗粒，表面配位数较少，活性位点数量更多，3d轨道电子更接近费米能级，同时对二氧化碳还原反应的选择性远远优于大尺寸的Ni颗粒。该研究有望为研发高活性、高稳定的原子簇催化剂提供实验依据和理论指导。
图2 不同尺寸Ni金属催化剂的电化学性能
据悉，王宝辉吴红军教授团队多年从事环境和能源低碳转化领域的研究，已在Appl Catal B-Environ（影响因子：16.683）、Chem Eng J（影响因子：10.652）、Green Chem（影响因子：9.48）、Carbon（影响因子：8.821）、J Power Sources（影响因子：8.247）等期刊发表研究成果150余篇。
文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202000318
（化学化工学院供稿）
