开发用于将CO₂转化为高附加值化学品的高效电催化剂是非常需要的，但要实现这些催化剂的规模化生产，同时在低过电位下显示高产物选择性和大电流密度，仍然是一个巨大的挑战。

有鉴于此，北京航空航天大学朱英教授、澳大利亚新南威尔士大学戴黎明教授等人，开发了一种用于大量生产高效M-SA/NC催化剂的多米诺反应策略，其中Ni-SA/NC对CO₂转化为CO表现出优异的电催化活性。

本文要点

1）开发了一种通用的多米诺反应策略，用于批量生产锚固在N掺杂碳纳米片（M-SA/NC）上的金属单原子，包括Fe，Co，Ni，Mn，Mo，Pd及其组合SA/NC。在热解过程中，NaNO₃原位分解，释放出能够吹送PANI的气体，然后用氧气将碳化PANI中的碳片蚀刻，形成微孔，并用CO蚀刻聚集的金属颗粒。

2）制备的Ni-SA/NC表现出CO₂还原为CO的非凡催化活性，在流通池中以0.55 V的低过电势产生的电流密度高达213.2 mA cm^-2，CO法拉第效率高达96.9％。

3）DFT计算表明，NiN₄物种中的N原子充当了CO₂RR的活性位点，而不是常规的Ni原子，因为相邻的吡咯N诱导Ni 4s轨道的电子转移到NiN₄中相邻的N 2s轨道，从而导致高N 2s电子密度，以促进COOH*的形成。

总之，该工作不仅为大规模制备M-SA/NC多相电催化剂以高效CO₂还原提供了合理的设计概念，而且为CO₂RR的电子转移机理提供了深刻的见识。

参考文献：

Xingpu Wang et al. Universal domino reaction strategy for mass production of single-atom metal-nitrogen catalysts for boosting CO₂ electroreduction. Nano Energy, 2021.

DOI: 10.1016/j.nanoen.2020.105689

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2020.105689