准确识别活性中心是阐明催化反应机理和开发高效、选择性电催化剂的关键。

近日，韩国延世大学Dongil Lee，首尔市立大学Jong Suk Yoo报道了利用具有原子级精准结构的金纳米团簇（Au-NCs）Au₂₅(SC₆H₁₃)₁₈, Au₃₈(SC₆H₁₃)₂₄, 和 Au₁₄₄(SC₆H₁₃)₆₀（Au₂₅、Au₃₈和Au₁₄₄）作为模型催化剂在原子水平上识别了其用于电化学CO₂还原反应（CO₂RR）的催化活性中心。

文章要点

1）这些NCs对催化CO₂RR转化为 CO具有极高的选择性（>90%）和尺寸依赖性，其活性随Au NCs尺寸的增大而增加。电动测量结果显示，所有Au NCs都具有非常接近的Tafel斜率，表明这些团簇均通过相似的途径用于CO₂RR。此外，所研究的Au NCs具有较高的CO₂结合亲和力，这也是其具有优异CO₂RR活性的原因。

2）通过电化学活化制备的脱硫Au₂₅ NCs的实验和密度泛函理论（DFT）研究表明，在主基序中的脱硫Au位点是CO₂RR为CO的活性位点。此外，对Au₃₈和Au₁₄₄ NCs的进一步活化研究结果显示， Au NCs的CO₂RR活性是由团簇表面活性位点的数量决定。详细的密度泛函理论（DFT）计算结果还表明，脱硫化Au位点表现出相对较高的电荷密度和d态的上移，从而稳定了反应中间体。

参考文献

Hoeun Seong, et al, Atomically Precise Gold Nanoclusters as Model Catalysts for Identifying Active Sites for Electroreduction of CO₂, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202102887

https://doi.org/10.1002/anie.202102887