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近年来，单原子合金（SAA）催化剂被用于促进各种多相催化，但尚未被用于选择性电催化还原CO₂成多碳（C₂₊）产物，涉及C-C偶联。基于此，中科院大连化学物理研究所章福祥研究员等人报道了一种单原子铋（Bi）修饰铜合金（记为BiCu-SAA）电催化剂，其可以有效地调节CO₂还原成C₂₊产物的选择性，而不是C₁产物。

BiCu-SAA催化剂对C₂₊产物的选择性显著提高，其最佳法拉第效率（FE）为73.4%，且在流动电池系统下，当电流密度为400 mA cm^-2时，其结构和性能仍能保持良好。

以BiCu-SAA和Cu-Nano上的Cu(111)面为模型图，作者对CO₂RR到C₂H₄（主要C₂₊产物）进行了DFT计算，分别记为BiCu(111)-SAA和Cu(111)-Nano。研究表明，定域电子可以转移到CO₂分子的反键轨道上，促进CO₂的活化和进一步还原，作者计算了BiCu(111)-SAA和Cu(111)-Nano对CO₂的吸附自由能和主要催化途径。

在单原子Bi修饰后，Cu(111)-Nano催化剂上CO₂吸附生成*CO₂的自由能变化从0.76 eV大大降低到0.49 eV，表明CO₂在BiCu(111)-SAA上更容易活化。*CO₂质子化成*COOH也有类似的下降趋势，表明单原子Bi修饰Cu合金有利于CO₂活化成*COOH形成*CO。

此外，作者提出了三种不同的C-C耦合途径，分别为*COCO途径、*CHOCO途径和*COHCO途径，其中*COHCO途径对BiCu(111)-SAA最有利，表明质子化的*CO有利于后续的C-C耦合步骤。

BiCu(111)-SAA上的*COHCO偶联途径表现出比Cu(111)-Nano更低的势阱，表明其C-C偶联步骤的动力学更快。结果表明，BiCu-SAA催化剂可以促进CO₂的活化，加速C-C偶联反应，同时抑制H₂和甲酸酯的生成。

Single Atom Bi Decorated Copper Alloy Enables C-C Coupling for Electrocatalytic Reduction of CO₂ into C₂₊ Products. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202303048.

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