微调单原子催化剂（SACs）的电子结构在利用其催化活性方面起着至关重要的作用，但在分子尺度上以可控的方式存在挑战。

近日，南方科技大学段乐乐副教授，中科大Guozhen Zhang通过设计具有吸电子-给电子基团的石墨炔(GDY)结构，以分子方式展示了Cu单原子CO₂还原催化剂的电子微扰。

文章要点

1）精心引入的官能团(–F、–H和–OMe)可以调节Cu^δ+的价态，该价态与电化学CO₂-to-CH₄转化的选择性成正比。在F-取代的GDY上的Cu SAC上实现了72.3%的最佳CH4法拉第效率。

2）原位光谱研究和理论计算表明，被吸电子基团调节的正Cu^δ+中心降低了吸附的H₂O的pK_a，促进了中间产物向CH₄的氢化。

该策略为SACs向高效电催化的精确电子扰动铺平了道路。

参考文献

Haiyuan Zou, et al, Electronic Perturbation of Cu Single-Atom CO₂ Reduction Catalysts in a Molecular Way, Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202217220

DOI: 10.1002/anie.202217220

https://doi.org/10.1002/anie.202217220