通过对传统M-N₄结构催化剂的配位环境调控是调控单原子催化剂性能的重要方法。对于CO₂电化学还原而言，金属催化剂通常可能生成各种产物。目前人们对Sn催化剂中配体结构表现为非N原子配位时，其CO₂还原反应性能仍没有很好的研究。

有鉴于此，湖南大学张世国等报道了配位结构独特的Sn单原子催化剂（Sn-C₂O₂F），该结构的催化剂电催化反应性能与传统的Sn-N₄催化剂性能完全不同，产物由HCOO^-转变为CO。

本文要点：

（1）

催化性质。在较宽的电化学窗口（-0.2~-0.6 V vs RHE）中，对于CO₂电化学还原生成CO的法拉第效率达到90 %，该过程中的法拉第效率极值达到95.2 %。阳极能量转换效率达到70.7 %，电流密度达到186 mA cm^-2。对比配位结构为Sn-N₄的催化剂主要生成甲酸产物。

（2）

机理。DFT计算结果显示，催化剂Sn-C₂O₂中的C、O配位碘能够作为中间体物种吸附位点，同时Sn-F上的F原子抑制产氢反应，改善CO₂还原生成CO过程。同时，CO₂通过氧中间体转化为HCOO^-的反应、吸附H和溶解CO₂的反应得以抑制，该反应中的H*形成能、CO₂氧结合吸附的能垒非常高。

参考文献

Wenpeng Ni, Yang Gao, Yue Lin, Chao Ma, Xiaoguang Guo, Shuangyin Wang, and Shiguo Zhang*, Nonnitrogen Coordination Environment Steering Electrochemical CO₂-to-CO Conversion over Single-Atom Tin Catalysts in a Wide Potential Window, ACS Catal. 2021, 11, 5212–5221

DOI: 10.1021/acscatal.0c05514

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c05514