近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员章福祥团队设计合成了一种单原子铋修饰铜合金催化剂，用于电催化二氧化碳还原。该催化剂展现出优异的碳—碳键偶联功能，显著提高了多碳产物的法拉第效率。
太阳能光催化技术是实现太阳能至化学能转化的重要方式之一，而高效助催化剂的开发是实现高效光化学转化的重要一环。近期，章福祥团队致力于通过电催化剂的优化设计，开发高效光催化助催化剂，在电催化水氧化、电催化析氢和电催化氧还原等催化剂设计合成方面取得系列进展。
电催化还原二氧化碳制备燃料或化学品，不但可实现二氧化碳的资源化利用，而且可用于绿色氢能的液态储存，可为太阳能光催化制储氢一体化技术奠定基础。据了解，单原子合金作为一种具有特殊电子结构的单原子催化剂，虽已被用于电催化还原二氧化碳制备C₁产物，但尚未有实验结果证明其可用于高效制备C₂+产物。
该研究设计合成了一种单原子铋修饰铜合金催化剂。研究发现，该催化剂具有显著的碳—碳键耦合促进作用。与纯铜催化剂相比，该催化剂显著提高了C₂+产物选择性。一系列表征和理论计算结果表明，单原子铋修饰可有效调节铜的电子结构，促进二氧化碳活化和碳—碳键偶联步骤，解释了获得较高C₂+产物选择性的原因。