本文報道了一種具有強金屬-載體相互作用（strong metal-support interactions, SMSIs）的鈣鈦礦嵌套亞-3 nm銅的CER催化劑
將金屬納米顆粒原位嵌入鈣鈦礦氧化物上在多相催化中顯示出巨大的潛力，但在促進環(huán)境CO2電還原（CER）方面的應(yīng)用尚待探索。基于此，江南大學朱佳偉教授（通訊作者）等人報道了一種具有強金屬-載體相互作用（strong metal-support interactions, SMSIs）的鈣鈦礦嵌套亞-3 nm銅的CER催化劑，以促進高效且穩(wěn)定的CO2轉(zhuǎn)化為多碳產(chǎn)物（C2+）。
為了驗證概念，作者利用具有代表性的A位點缺陷型鈣鈦礦La0.4Sr0.4Ti0.9O3-δ（LST）作為載體，并通過還原Cu摻雜的LST前體（La0.4Sr0.4Ti0.9Cu0.1O3-δ, LSTCu）合成了LST負載的亞-3 nm Cu的嵌套異質(zhì)結(jié)構(gòu)（LSTr-Cu）作為CER的模型催化劑。對于嵌套異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)，豐富的亞-3 nm橢圓體Cu顆粒均勻分散并外延錨定在LSTr載體上（尺寸約為65 nm），導致產(chǎn)生重要的SMSIs，主要表現(xiàn)為促進電子轉(zhuǎn)移，移動d帶中心（更接近費米能級），并加強LSTr-Cu的粘附。
當作為CER催化劑評估時，相對于其物理混合物對應(yīng)物，LSTr-Cu對C2+提供了更高的活性和選擇性，以及高度增強的穩(wěn)定性。其中，LSTr-Cu在C2+的活性和選擇性提高了6.2倍，并且穩(wěn)定性超過80 h。實驗和理論計算均表明，嵌套異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)生成的SMSIs不僅可以調(diào)節(jié)關(guān)鍵反應(yīng)物質(zhì)的吸附/活化，降低C-C二聚化的能壘，而且還可以限制Cu原子的遷移，增強對結(jié)構(gòu)降解的抵抗力，從而為CO2轉(zhuǎn)化為C2+提供了一個高效穩(wěn)定的平臺。
Perovskite-Socketed Sub-3 nm Copper for Enhanced CO2 Electroreduction to C2+. Adv. Mater., 2022, DOI: 10.1002/adma.202206002.
https://doi.org/10.1002/adma.202206002.
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