通过可再生能源进行电化学CO₂还原反应生成重要化学品和燃料是消除CO₂排放的重要途径，能够用于解决全球变暖问题。CO₂电化学还原反应过程中面临的问题包括CO₂活化的能垒非常高，反应过程复杂，需要克服HER竞争反应，因此需要发展更加有效的电催化剂，克服以上问题，改善催化反应活性和产物选择性。目前单原子催化剂的快速发展得到关注，其中比较重要的催化剂是分散在氮掺杂碳基底的上的单原子催化剂，在CO₂转化中得到非常重要的发展。

原子分散的Ni-N-C结构位点是重要的具有前景的电催化CO₂还原生成CO的高效率催化位点，为了改善本征催化反应活性，调控Ni催化位点中心的配位环境改善生成CO的催化反应动力学非常重要。

有鉴于此，新南威尔士大学赵川等报道通过在Ni催化位点附近修饰S原子的策略改善配位不饱和NiN₂催化位点的电子结构，用于调控和改善CO₂电催化还原反应性能。

本文要点：

（1）

制备方法。通过微波引发plasma方法进行合成，当硝酸镍与尿素、氧化石墨烯作为反应物，合成了NiN₂位点催化剂，当硝酸镍、尿素、硫脲、氧化石墨烯作为反应物，合成了NiN₂-S位点催化剂。

（2）

这种S掺杂位点改善了不饱和NiN₂位点的本征催化生成CO的选择性、催化反应活性，在H型电解池中进行电催化CO₂还原反应，实现了高达97 %的法拉第效率（-0.8 V），在-0.9 V过电势达到40.3 mA cm^-2电流密度。

（3）

DFT计算模拟结果发现，掺杂S原子、生成S缺陷位点能够改善NiN₂催化位点的配位环境，因此降低CO₂电化学还原生成CO的能垒。

参考文献

Chen Jia, Xin Tan, Yong Zhao, Wenhao Ren, Yibing Li, Zhen Su, Sean C. Smith, Chuan Zhao*, Sulfur-dopants promoted electroreduction of CO₂ over coordinatively unsaturated Ni-N₂ moieties, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202109373

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202109373