CO₂作为人力生产的废物，能够通过电化学方法转化为可重复再利用的化石燃料。最近，锚定在导电基底上的单原子金属被发现能够有效的进行电化学CO₂还原反应，该项发现为开发价格低廉、高效率的电化学催化剂提供了较为广泛的经验。在单原子电催化剂中，催化活性位点的结构、配位环境对催化剂的性能起到至关重要的作用。有鉴于此，加拿大女王大学Cao-Thang Dinh、麦吉尔大学Ali Seifitokaldani等综述报道了电化学CO₂还原反应中的催化剂，并且从实验和理论多个角度对电催化剂进行考察。

作者对单原子催化剂的独特催化活性进行理解，并考察了改善单原子催化剂配位环境进而改善催化剂性能的方法和策略。最后，作者对单原子催化剂在CO₂还原反应中的挑战、应用前景、以及如何得到更高效率的电化学CO₂还原催化剂进行总结。

本文要点：

（1）

催化活性金属位点的种类包括Ni，Co，Fe，Cu，Zn几种，但是金属和碳之间的结合能较弱，因此作者通过配位环境构建方法进行调控，比如在碳基底上修饰N，S，P，O等杂原子；或在碳基底上修饰缺陷位点，并结合到缺陷上。

合成方法：1. 将单原子沉积到碳基底上；2. 将单原子和相应的配体原子同时沉积；3. 一锅合成负载在碳基底上的单原子催化剂。

（2）

讨论催化剂位点的结构和对应的电催化CO₂还原活性关系。分别按照元素讨论：Ni， Co， Fe，Cu，其他（Zn、Bi、Sn）等。讨论配位环境对电催化CO₂还原活性关系：N，O、S、卤素，不同配位数对催化性能的影响等。

（3）

此外，作者还对电催化CO₂还原中的反应机理进行深入的讨论。重点讨论了对HER反应的抑制、对生成C2+物种的抑制、反应中还原为CO的情况、反应生成甲醇的情况、配体环境对单原子催化剂电子结构的影响、原位测试反应在电催化CO₂还原中的应用。此外，作者对电化学反应器的类型进行考察和总结。

参考文献

Tu N. Nguyen, Mahdi Salehi, Quyet Van Le, Ali Seifitokaldani*, and Cao-Thang Dinh*

Fundamentals of Electrochemical CO₂ Reduction on Single-Metal-Atom Catalysts, ACS Catal. 2020

DOI：10.1021/acscatal.0c02643

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c02643