单原子催化剂在理解原子级光催化过程中起着举足轻重的作用。然而，单原子在光催化剂表面的分布通常具有不均匀性，这阻碍了人们对原子精细结构-性能关系的系统研究。

近日，韩国基础科学研究所Taeghwan Hyeon，大邱庆北科学技术院Su-Il In，韩国科学技术院Hyungjun Kim报道了采用材料设计、光谱分析和理论研究相结合的方法，对具有均匀稳定过渡金属单原子的TiO₂光催化剂的CO₂光还原过程进行了研究。

文章要点

1）首先单个Cu原子与周围TiO₂之间的电子相互作用影响了TiO₂表面的还原性，导致Cu原子附近自发形成O空位。Cu原子和O空位的共存协同稳定了TiO₂表面的CO₂中间体。

2）其次，这种方法可以控制均匀的单个Cu原子在TiO₂上的空间分布，并证明相邻的Cu原子通过控制电荷局域化同时参与与CO₂中间体的相互作用。

3）优化后的Cu₁/TiO₂光催化剂的CO₂光还原性能比未优化的TiO₂光催化剂提高了66倍。

参考文献

Byoung-Hoon Lee, et al, Electronic interaction between transition metal single-atoms and anatase TiO₂ boosts CO₂ photoreduction with H₂O, Energy Environ. Sci., 2021

DOI: 10.1039/D1EE01574E

https://doi.org/10.1039/D1EE01574E