开发独特的单原子作为活性中心对于提高光催化还原CO₂的效率至关重要，但直接雾化金属粒子和同时调整单个原子的构型仍然具有挑战性。

近日，日本国立材料科学研究所叶金花教授，Shengyao Wang报道了一种在相对较低的温度（500 °C）下通过热驱动的气态酸实现原位金属雾化和配位调节的简便策略。

文章要点

1）利用这一策略，NH₄Cl中的热解气态酸(HCl)可以将大的金属颗粒缩小为相应的离子，然后将其锚定在富氮碳(NC)基体的表面缺陷上。此外，低温处理诱导的NC层间C=O基序可以与离散的Fe位点垂直键合，最终在NC基体的浅表面生成稳定的高价态（Fe³⁺）的Fe−N₄O物种。

2）研究发现，Fe−N₄O物种在接收均相光催化剂和多相光催化剂的高能电子时都能实现高效的CO₂转化。经过优化的样品在CO生成1小时内可达到1494的最大周转率（TON），具有86.7％的高选择性和出色的稳定性。

3）实验和理论结果表明，与化学价较低的传统Fe-N4部分相比，Fe-N₄O物种中高价的Fe位点可促进CO₂的吸附并降低关键中间体COOH *的形成势垒。

研究工作通过考虑优化高性能CO₂光还原的原子构型，为构建更高效的单原子助催化剂提供了新的见解。

Yunxiang Li, et al, Facile Top-Down Strategy for Direct Metal Atomization and Coordination Achieving a High Turnover Number in CO₂ Photoreduction, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c09060

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c09060