电子科大董帆ACS Nano：创纪录！Cu SAs和Au-Cu合金NPs协同助力TiO2高效CO2光还原

金属合金纳米颗粒（NPs）和单原子（SAs）之间的协同作用将使催化活性最大化。然而，目前还没有关于利用SAs和合金NPs之间的协同作用进行光催化CO₂还原的相关报道。

近日，电子科技大学董帆教授（通讯作者）等人报道了一种简便的光沉积方法，将Cu SAs和Au-Cu合金NPs包覆在TiO₂上，用于光催化CO₂和H₂O合成太阳能燃料。

通过实验测试，优化后的光催化剂实现了创纪录的高性能，其中CH₄的生成速率为3578.9 μmol g^-1 h^-1，C₂H₄的生成速率为369.8 μmol g^-1 h^-1，使得实现太阳能驱动的增值太阳能燃料合成变得更加现实。

结合原位FT-IR光谱和密度泛函理论（DFT）计算揭示了光催化CO₂还原和C-C偶联形成C₂H₄的分子机理。

作者提出了Cu SAs和Au-Cu合金NPs的协同作用可以增强CO₂和H₂O的吸附活化，降低CH₄和C₂H₄形成的总活化能屏障（包括速率决定步骤）。

这些因素都有助于高效、稳定地生产CH₄和C₂H₄太阳能燃料。此外，协同SAs和金属合金助催化剂的概念可以扩展到其他系统，有助于开发更有效的助催化剂。

Synergistic Effect of Cu Single Atoms and Au-Cu Alloy Nanoparticles on TiO₂ for Efficient CO₂ Photoreduction. ACS Nano, 2021, DOI: 10.1021/acsnano.1c03961.

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c03961.

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