【翼享学术】南师大李亚飞/王彧课题组Chem. Sci.：为什么M-N-C单原子催化剂的CO2电化学还原产物通常是CO？

背景：在“双碳”目标驱动下，CO₂电化学还原反应（CO₂RR）成为催化领域研究热点，M-N-C单原子催化剂因其原子利用率高、活性位点明确而备受关注，但绝大多数M-N-C单原子催化剂的CO₂RR产物以CO为主，这一选择性难题长期困扰科研人员。研究目的：南京师范大学李亚飞/王彧课题组通过恒电势第一性原理计算，旨在揭示M-N-C单原子催化剂优先产CO的原因，为选择性调控提供理论指导。结论：研究打破了传统热力学吸附能主导选择性的认知，发现CO₂吸附构型是决定选择性的核心因素：在外加负电势下，M-N-C单原子催化剂的金属活性位点电荷沉积促使CO₂发生化学吸附（形成“V”型*CO₂中间体），其向*COOH转化的动力学能垒低于向*OCHO转化的能垒，因此优先产CO；而Bi纳米片等因电荷集聚弱，CO₂保持物理吸附，更易生成甲酸。该机制具有普适性，为设计高选择性催化剂提供了新方向。