目前人们发现单原子分散过渡金属位点被人们广泛的用于研究CO₂电化学还原为CO，这是因为这种单原子分散催化剂表现了优异的CO₂活化能力，但是催化剂位点金属的d轨道与CO产生非常强的轨道杂化，导致生成的CO难以脱附，因此抑制过渡金属催化剂的催化活性。为了解决CO脱附问题，人们开展了许多工作，比如通过将Co催化剂位点的配位数目从0.83降低至0.67，TOF提高至480 h^-1。通过调控Fe-N₄位点的位置，能够将CO吸附能从0.92 eV降低至0.72 eV，实现1700 h^-1的TOF。但是，在过渡金属位点上的CO脱附仍面临着较高的脱附能垒，过渡金属3d轨道能够与CO分子的5σ轨道和2π*轨道发生杂化，本征上在过渡金属催化位点上CO吸附存在较高难度。

与过渡金属催化剂相比，s区金属位点的3s轨道没有明显的取向，因此s区金属与CO之间的吸附相互作用较弱，因此为解决电催化CO₂还原过程中的CO脱附问题提供了有效解决方案。而且Mg作为s区金属，在自然光化学CO₂转化系统中是辅催化剂，说明Mg可能具有CO₂活化和CO脱附能力。

有鉴于此，中南大学刘敏等报道发展了通过简单加热合成法构建了组装在C₃N₄结构中的单原子s区Mg催化位点，作为CO₂还原催化剂，能够改善反应生成CO的脱附能力提高电催化反应活性。

本文要点：

（1）

在H型电解池中进行电催化CO₂还原反应中，Mg-C₃N₄催化剂的TOF达到18000 h^-1，在KHCO₃电解液中CO的法拉第效率达到≥90 %。在流动相电解池中进行CO₂电化学还原，电流密度达到-300 mA/cm²，同时保证达到90 %的法拉第效率。本文研究结果说明s区金属位点能够用于高效率CO₂电化学还原制备CO。

（2）

理论计算模拟发现，Mg原子比Fe、Co原子位点上更容易CO脱附，相关实验CO程序脱附脱附、原位红外光谱表征验证了Mg催化位点上有助于CO分子脱附。

参考文献

Qiyou Wang, Kang Liu, Junwei Fu, Chao Cai, Huangjingwei Li, Yan Long, Shanyong Chen, Bao Liu, Hongmei Li, Wenzhang Li, Xiaoqing Qiu, Ning Zhang, Junhua Hu, Hao Pan, Min Liu*, Atomically Dispersed s-Block Magnesium Sites for Electroreduction of CO₂ to CO, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202109329

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202109329