合成高负载原子级分散催化剂，用于在中性电解质中高效电化学CO₂还原反应(eCO₂RR)制取乙烯(C₂H₄)仍然是具有挑战性的任务。基于此，2024年11月15日，中山大学廖培钦教授团队在国际期刊Advanced Materials发表题为《Fabrication of Ultrahigh-Loading Dual Copper Sites in Nitrogen-Doped Porous Carbons Boosting Electroreduction of CO₂ to C₂H₄ Under Neutral Conditions》的研究论文，团队成员衡金梦为论文第一作者。![]()
廖培钦，1988-11 籍贯：广东汕头；职位：中山大学化学学院教授、博士生导师；教育经历：2011.09-2016.06：中山大学无机化学专业，博士（导师：陈小明教授，张杰鹏教授）；工作经历：2018.06-现在：中山大学化学学院，副教授，科研方向：功能配位化学、晶体工程、多孔材料；科研项目：1. 国家自然青年科学基金项目，2. 广东省杰出青年科学基金，3. 第三届青年人才托举工程，4. 高校基本科研业务费青年教师培育项目，已发表论文超过40篇，他引1000多次，H指数21。
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在这项研究中，研究人员采用了一种主-客体策略，利用金属-氮杂环骨架（MAF-4）作为主体，双核Cu(I)复合物作为客体，通过高温煅烧制备了一系列氮掺杂多孔碳材料（NPCs），这些材料具有不同载量的双Cu位点。特别是NPCMAF-4-Cu2-21，其双铜位点的载量高达21.2 wt%，远超已报道的最大载量（18 wt%）。实验结果显示，随着双铜位点载量的增加，从6.9 wt%增加到21.2 wt%，生成C₂H₄的局部电流密度也逐渐从38.7 mA cm⁻²增加到93.6 mA cm⁻²。在0.1 m KHCO3电解液中，NPCMAF-4-Cu2-21在−1.4 V下表现出优异的性能，法拉第效率为52%，电流密度为180 mA cm⁻²。这一性能的提升归功于超高载量的双铜位点，这些位点促进了C-C耦合和C2产物的形成。研究结果表明，MAF-4的纳米笼效应有助于制备高载量的原子级分散催化剂。![]()
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图2：NPCMAF-4-Cu₂-21的XPS谱图和Cu LMM谱图。![]()
图3：NPCMAF-4-Cu₂-21在0.1 M KHCO₃溶液中的LSV曲线。![]()
图4：原位ATR-FTIR光谱表征和可能的反应路径
Fabrication of Ultrahigh-Loading Dual Copper Sites in Nitrogen-Doped Porous Carbons Boosting Electroreduction of CO₂ to C₂H₄ Under Neutral Conditions, Advanced Materials, 2024.https://doi.org/10.1002/adma.202415101.🏅 我们提供专业的第一性原理、分子动力学、生物模拟、量子化学、机器学习、有限元仿真等代算服务。🎯我们的理论计算服务，累计助力5️⃣0️⃣0️⃣0️⃣0️⃣➕篇科研成果，计算数据已发表在Nature & Science正刊及大子刊、JACS、Angew、PNAS、AM系列等国际顶刊。 👏👏👏
