开发用于二氧化碳（CO₂）还原反应（CO₂RR）的双原子催化剂（DAC），由于其最大的原子利用率和更复杂的功能，已成为一个很有前途的前沿研究领域。然而，原子水平上的DAC设计和对双位点协同机制的理解仍然具有一定挑战性。

近日，大连理工大学贺高红教授报道了在金属−有机骨架（MOF）的辅助下，开发了一种具有新型N₄Ni/CuN₄双位点催化剂。

文章要点

1）MOF的晶体结构提供了有序和周期性的空间来分类位置和调整Cu和Ni前驱体之间的相对空间距离，它们分别以金属节点的形式掺杂并封装在ZIF8的空腔中。因此，有序的Cu和Ni前驱体有利于一步热活化后Ni/Cu相邻位点的形成。

2）实验结果显示，含N₄Ni/CuN₄的催化剂具有优异的CO₂RR催化活性和选择性，在−0.79 V（vs.RHE）时，FE_CO值最高可达99.2%，在−0.39−1.09 V（vs.RHE）时，FE_CO值可达95%以上，优于以往报道的大多数同类催化剂的FE_CO值。此外，−1.09 V时， TOF值为6895 h⁻¹，而Ni−N−C和Cu−N−C的TOF值分别为5119和2500 h⁻¹。

3）进一步的密度泛函理论（DFT）计算发现，异核单体之间的协同效应也可以通过与Ni和Cu等中间体表现出相似成键作用的金属原子来实现，其中相邻CuN₄位点引起的Ni中心的电荷重新分布促进了*COOH的吸附，进而促进了CO的生成。

总体而言，这项工作强调了具有电子和原子工程结构的协同Ni/Cu双位点的重要作用，有望促进DAC在各个领域的应用潜力。

参考文献

Huiyuan Cheng, et al, Atomically Dispersed Ni/Cu Dual Sites for Boosting the CO₂ Reduction Reaction, ACS Catal.2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c02319

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c02319