通过电化学还原法将CO2转化为燃料和其他增值化学品最近引起了人们的极大兴趣。然而，寻找适合甲酸形成的高选择性催化剂仍然是一个挑战。
有鉴于此，美国莱斯大学的James M Tour教授、Boris I. Yakobson教授和休斯顿大学姚彦教授等人，报道了双金属CuSn基催化剂，通过优化Cu与Sn的比例来实现最佳选择性，从而将CO2还原为甲酸。
本文要点
1）激光诱导石墨烯（LIG）是通过在聚酰亚胺（PI）上进行CO2激光刻写获得的3D多孔碳材料。LIG具有较大的多孔结构，可促进活性位点的均匀分布并提高电导率。使用LIG和简便的重新发射激光方法将混合的纳米颗粒转化成导电石墨烯泡沫负载双金属CuSn基催化剂。
2）研究了Cu与Sn的各种比率，以了解Cu-Sn比与对甲酸的选择性之间的关系。在催化剂中，Cu/Sn原子比接近1：2的CuSn-4对甲酸的法拉第效率为99％，局部电流密度为26 mA / cm2。
3）密度泛函理论计算进一步揭示了CuSn催化剂高选择性的起源。Sn位点上OCHO*中间体的形成优于COOH*，Cu位点上OCHO*中间体的形成较为适中。
Cu和Sn之间的协同催化作用将进一步促进HCOOH的形成。
总之，该工作提供了对甲酸形成机理的重要见解。
参考文献：
Muqing Ren et al. CO2 to Formic Acid Using Cu–Sn on Laser-Induced Graphene. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020.
DOI: 10.1021/acsami.0c08964
https://doi.org/10.1021/acsami.0c08964
