原子級(jí)配位工程是調(diào)節(jié)單原子催化劑（SAC）催化性能的有效策略。然而，迄今為止，它們的合理設(shè)計(jì)一直受到配位對(duì)稱(chēng)性和催化性能之間缺乏普遍相關(guān)性的困擾?；诖?，國(guó)家納米科學(xué)中心趙慎龍研究員，中國(guó)計(jì)量大學(xué)李燦副教授，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所董俊才副研究員（共同通訊作者）等人通過(guò)微波加熱合成了平面對(duì)稱(chēng)破缺的CuN₃（PSB-CuN₃）單原子催化劑用于電催化CO₂還原。

值得注意的是，本文所制備的PSB-CuN₃催化劑在-0.73 V vs. RHE下對(duì)甲酸鹽的選擇性為94.3%，超過(guò)了對(duì)稱(chēng)的CuN₄催化劑（在-0.93 V vs. RHE下為72.4%）。在配備PSB-CuN₃電極的流通池中，連續(xù)運(yùn)行100 h甲酸的選擇性仍能夠保持在90%以上。

計(jì)算解讀

通過(guò)原位EXAFS、XANES和ATR-SEIRAS分析與理論計(jì)算相結(jié)合，本文明確地揭示了PSB-CuN₃對(duì)甲酸鹽的高催化性能源于PSB-CuN₃的本征局域?qū)ΨQ(chēng)性從平面的D_4h構(gòu)型斷裂到C_2v構(gòu)型，從而導(dǎo)致了非常規(guī)的dsp雜化。在這種反常情況下，催化活性不符合廣泛使用的d帶中心理論，但與金屬中心的局部環(huán)境（包括配位數(shù)和畸變度）有很強(qiáng)的相關(guān)性，可以作為預(yù)測(cè)石墨烯基SACs中H₂/CO/HCOOH/CH₄/CH₃OH產(chǎn)物活性的通用描述符。

綜上所述，本文以一種簡(jiǎn)便易行的方法成功地制備了局域平面對(duì)稱(chēng)性破缺的PSB-CuN₃催化劑，并將其用于CO₂RR的電催化劑。為在原子尺度上合理設(shè)計(jì)和精確調(diào)控非貴金屬單原子催化劑中活性中心的局部對(duì)稱(chēng)性提供了普遍而有效的指導(dǎo)。

Continuous electroproduction of formate via CO₂ reduction on local symmetry-broken single-atom catalysts. Nat. Commun., 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-42539-1.

https://www.nature.com/articles/s41467-023-42539-1.