利用可再生电力驱动CO₂电还原是实现碳中性能源循环、生产增值化学品和燃料的一种极具吸引力的途径。甲醇作为一种重要的平台分子和清洁燃料，在CO2还原过程中需要6个电子转移。而目前，CO₂电还原制取甲醇存在效率低、选择性低的缺点。

近日，中科院化学研究所韩布兴院士，孙晓甫研究员首次报道了在缺陷CuO上构建原子分散的Sn催化剂用于CO₂电还原制甲醇。

文章要点

1）研究人员首先简单地将SnCl₄·5H₂O和CuSO₄·5H₂O溶解在质量比为1：100的去离子水中，并放置在冰水浴中，猛烈搅拌，形成均匀的蓝色溶液。然后将1.2 M的NaOH水溶液缓慢注入混合物中。在冷藏（3°C）24 h后，将混合物转移到内衬聚四氟乙烯的高压釜中，在130 °C下加热18 h。然后将所得粉末在400 °C下煅烧3 h，得到Sn₁/CuO。最后，利用等离子体对Sn₁/CuO进行不同时间的处理，合成了不同氧空位浓度的催化剂（Sn₁/V_O-CuO-x，其中x是处理时间(以秒为单位)）。

2）结果表明，当电流密度为67.0 mA cm^-2时，Sn₁/V_O-CuO-90电催化剂用于CO₂电还原的甲醇法拉第效率（FE）可达88.6%。与最先进的电催化剂相比，这是高电流密度下的最高FE（甲醇）。

3）Sn₁/V_O-CuO-90电催化剂的优异CO₂电还原性能可以归因于Sn原子与其邻近氧空位之间形成的局部Lewis酸碱，具有较高的电化学活性和电子电导率，从而加快了CO₂还原过程中的电荷转移。

4）原位X射线吸收光谱(XAS)、原位拉曼光谱和密度泛函理论(DFT)研究表明，Sn原子中心和缺陷CuO载体的协同作用可以通过降低*COOH解离生成*CO的能垒来促进CO₂的活化和进一步还原。然后，生成的*CO中间体与Cu物种结合，促进了CO₂还原制甲醇。

参考文献

Weiwei Guo, et al, Highly efficient CO₂ electroreduction to methanol via atomically dispersed Sn coupled with defective CuO catalysts, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI: 10.1002/anie.202108635

https://doi.org/10.1002/anie.202108635