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電子科大董帆ACS Nano：創紀錄！Cu SAs和Au-Cu合金NPs協同助力TiO2高效CO2光還原

金屬合金納米顆粒（NPs）和單原子（SAs）之間的協同作用將使催化活性最大化。然而，目前還沒有關于利用SAs和合金NPs之間的協同作用進行光催化CO₂還原的相關報道。

近日，電子科技大學董帆教授（通訊作者）等人報道了一種簡便的光沉積方法，將Cu SAs和Au-Cu合金NPs包覆在TiO₂上，用于光催化CO₂和H₂O合成太陽能燃料。

通過實驗測試，優化后的光催化劑實現了創紀錄的高性能，其中CH₄的生成速率為3578.9 μmol g^-1 h^-1，C₂H₄的生成速率為369.8 μmol g^-1 h^-1，使得實現太陽能驅動的增值太陽能燃料合成變得更加現實。

結合原位FT-IR光譜和密度泛函理論（DFT）計算揭示了光催化CO₂還原和C-C偶聯形成C₂H₄的分子機理。

作者提出了Cu SAs和Au-Cu合金NPs的協同作用可以增強CO₂和H₂O的吸附活化，降低CH₄和C₂H₄形成的總活化能屏障（包括速率決定步驟）。

這些因素都有助于高效、穩定地生產CH₄和C₂H₄太陽能燃料。此外，協同SAs和金屬合金助催化劑的概念可以擴展到其他系統，有助于開發更有效的助催化劑。

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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