電化學(xué)CO₂還原化為具有高附加值的碳酸二甲酯(DMC)具有廣闊的前景。然而，要實(shí)現(xiàn)DMC的高法拉第效率，必須要對催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確設(shè)計(jì)。

近日，中科院福建物構(gòu)所朱起龍課題組構(gòu)建了一種與一個(gè)軸向O原子和四個(gè)平面N原子配位的具有獨(dú)特雙通道超結(jié)構(gòu)Ni單原子催化劑(SAC)(Ni SAs/OMMNC)，該催化劑能夠高效催化CO₂RR，并且具有良好的穩(wěn)定性。

電化學(xué)性能測試結(jié)果顯示，Ni SAs/OMMNC在流動池中實(shí)現(xiàn)了~99%的高CO法拉第效率，并且DMC部分電流密度高達(dá)325 mA cm^?2@?0.6 V_RHE。

同時(shí)，Ni SAs/OMMNC在工業(yè)電流密度200 mA cm^?2下的長時(shí)間電解驗(yàn)證了其良好的穩(wěn)定性。此外，在無膜電解池中，研究人員利用Ni SAs/OMMNC開創(chuàng)性地進(jìn)行了CO₂對DMC的聚合配對電合成，在室溫下DMC的FE高達(dá)80%。

ATR-IR光譜和理論計(jì)算表明，CO₂在O-Ni-N₄-C上的吸收附能強(qiáng)于Ni-N₄-C，表明通過引入軸向O配位有更有利的速率決定步驟；軸向O配位構(gòu)型有助于降低形成關(guān)鍵*COOH中間體的能壘以及促進(jìn)水和甲醇的解離，加速DMC聚合配對電合成。

總的來說，在超結(jié)構(gòu)和電子調(diào)制的SACs上的創(chuàng)新聚合配對電合成的概念證明，可以為二氧化碳的回收利用開辟一個(gè)新的領(lǐng)域。

Convergent Paired Electrosynthesis of Dimethyl Carbonate from Carbon Dioxide Enabled by Designing the Superstructure of Axial Oxygen coordinated Nickel Single-atom Catalyst. Energy & Environmental Science, 2022. DOI: 10.1039/D2EE03022E