关于开发非铜（Cu）电催化剂用于CO₂还原（CO₂RR）生成C₂₊产物的报道较少，且效率较低。

近日，中科院化学研究所韩布兴院士，Pei Zhang提出了一种构建富氧空位铁基催化剂的预组装方法。

文章要点

1）所构建的良好_xFe₂O₃-N@CN催化剂由不同的组分组成，如富N配位的Fe−O−N位点（FeO_mN_4−m）或富O配位的FeO_1.5−nN_n、γ-Fe₂O₃和FeN₄结构。

2）电化学研究表明，具有FeO_1.5−nN_n位点的催化剂对CO₂转化为C₂H₆具有良好的催化性能。在−2.0 V vs Ag/Ag⁺的条件下，乙烷的电流密度为32 mA cm⁻²，在h电池中FE达到42%，HER是唯一的副反应。

3）通过Fe与O、N的精确配位，得到了一系列_xFe₂O₃-N@CN催化剂。含Fe单原子或Fe团簇的FeN₄含量高的催化剂有利于生成C₁产物，而富含FeO_1.5−nN_n位点的催化剂有利于CO₂选择性转化为C₂产物。

4）_xFe₂O₃-N@CN生成C₂H₆的高活性是由于*COOH中间体在FeO_1.5-nN_n位点上的吸附和稳定，并暴露在相邻的Fe表面，导致C-C耦合过程的能垒降低。

这项工作为在铁基催化剂上电催化CO₂转化为为C₂产物提供了一个成功的例子。这一结果为设计具有可调局部协调环境的高效催化剂铺平了道路，以促进CO₂在CO₂RR中转化为多碳产物。

参考文献

Peng Chen, et al, Efficient Electrocatalytic Reduction of CO₂ to Ethane over Nitrogen-Doped Fe₂O₃, J. Am. Chem. Soc., 2022

DOI: 10.1021/jacs.2c05373

https://doi.org/10.1021/jacs.2c05373