将CO2电化学转化为有价值的产品是目前化学领域的一个重要课题,但也是一个巨大的挑战。近日,安徽大学Junzhong Wang,新加坡国立大学Jiong Lu,新加坡高性能计算研究所Jia Zhang等多团队合作,报道了一种新的合成方法:在石墨烯上长时间热裂解血红素和三聚氰胺分子,制备了用于电化学CO2还原的稳定且高效的单Fe电催化剂。在过电位仅为0.35 V时,单Fe原子催化剂电催化CO2还原生成CO的法拉第效率可达97.0%,优于所有的Fe-N-C基催化剂。该催化剂高的CO2转化性能可归因于单分散的FeN5活性位点的存在,该活性位点由N掺杂石墨烯支撑,外加一个轴向配体与FeN4配位。进一步DFT计算表明,FeN5位点轴向的叽咯-氮配体消耗了Fe3 d轨道的电子密度,减小了Fe-CO的π反馈作用,使得CO快速脱附,从而具有高的CO选择性。
Huinian Zhang, Jing Li, Jia Zhang*, Jiong Lu,* Junzhong Wang*, et al. Graphene supported single‐atom FeN5 catalytic site for efficient electrochemical CO2 reduction. Angew. Chem. Int. Ed., 2019
DOI: 10.1002/anie.201906079
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.201906079