众所周知，CO₂电化学还原（CO₂RR）产物从C₁（一氧化碳，甲酸和甲烷）广泛分布到C₂₊（乙烯，乙醇，丙酮等）中。将CO₂选择性还原为CO被认为是最重要的CO₂RR商业化应用，CO加氢是生产碳氢化合物和醇类的重要途径。Pd，Au以及Ag基电催化剂已经显示出高的催化活性和对CO₂RR转化为CO的选择性。特别地，与Pd和Au相比，由于其低成本和丰度，Ag基催化剂已在CO₂RR中得到了广泛的研究。迄今为止，人们已经开发出各种策略来提高Ag基电催化剂的CO选择性，包括改变晶面、大小和形状、与其他金属合金化、构建表面缺陷以及修饰暴露表面。然而目前银的利用率仍然很低，不适合可持续发展。此外，传统多相催化剂的不均一性导致CO₂RR中活性中心和反应路径容易发生变化。因此，开发一种简单的方法来制备具有高CO选择性和高Ag利用率的Ag基CO₂RR电催化剂至关重要。

近日，清华大学王定胜副教授报道了通过纳米银（Ag NPs）的热转化和MnO₂的表面重构，成功合成了一种Ag₁单原子催化剂（Ag₁/MnO₂）。

文章要点

1）研究人员通过原位ETEM）、原位XRD等表征技术和密度泛函理论（DFT）计算首次揭示了Ag NPs向单原子的演化过程。从MnO₂（211）晶面到（310）晶格面的温度诱导表面重构过程是对Ag单原子存在表面进行牢固约束的关键过程，即MnO₂的热处理和表面重构是形成Ag单原子的驱动力。

2）实验结果显示，与可逆氢电极相比， Ag₁/MnO₂在-0.85 V下的法拉第效率达到95.7%，并且对CO₂RR具有长期稳定性。

3）密度泛函理论（DFT）计算结果表明，单个Ag位点在费米能级附近具有较高的电子密度，可以作为CO₂RR中唯一的活性中心。结果表明，Ag₁/MnO₂催化剂具有优异的CO₂RR催化性能，远远超过传统的Ag纳米催化剂（AgNP/MnO₂）和其他已报道的Ag基催化剂。

Ningqiang Zhang, et al, Silver single-atom catalyst for efficient electrochemical CO₂ reduction synthesized from thermal transformation and surface reconstruction, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI: 10.1002/anie.202014718

https://doi.org/10.1002/anie.202014718