研究人员普遍认为，与 N 配位的单个 Ni 原子可以高效地促进 CO₂ 电还原为 CO。最近，可能由于高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)技术的局限性，出现了一个具有争议性的结论：氮掺杂碳封装镍纳米颗粒(NPs)具有类似于单个镍原子的活性，并随后很快出现了一些类似的报道。通过进行精心设计的实验和扎实的理论分析对于解释这一具有争议性的结论具有重要意义。

有鉴于此，中国科学院大连化学物理研究所刘岳峰副研究员和北京林业大学王强教授等人，发现氮掺杂碳包覆Ni纳米颗粒/单原子体系中电化学CO₂还原制CO的真实活性中心是Ni单原子，而非Ni纳米颗粒。

本文要点

1）制备了一系列具有不同主要 Ni 物种（单个 Ni 原子、氮掺杂碳包覆的 Ni NPs，或两者）的 Ni/氮掺杂石墨 (Ni-NG) 催化剂，并比较研究了它们对 CO₂ 电还原为CO的性能。

2）重新研究了先前报道的氮掺杂碳包覆的 Ni NPs 催化剂的两项研究，并通过HAADF-STEM 证实了单个 Ni 原子的存在。此外，用强酸浸出大部分Ni NPs后，这些催化剂的活性没有降低，而是略有增加。

3）密度泛函理论结果表明，氮掺杂碳包封的 Ni NPs 对析氢反应 (HER) 的选择性比CO₂ 到 CO转化的选择性高。系统的实验和理论分析都清楚地表明，氮掺杂的碳包覆的 Ni NPs 对 CO₂ 电还原没有活性。

参考文献：

Shuyu Liang et al. Revealing the Real Role of Nickel Decorated Nitrogen-Doped Carbon Catalysts for Electrochemical Reduction of CO₂ to CO. Advanced Energy Materials, 2021.

DOI: 10.1002/aenm.202101477

https://doi.org/10.1002/aenm.202101477