二氧化碳（CO2）光还原成C2+太阳能燃料是一种很有前途的碳中和可再生能源技术。然而，由于较低的多电子利用效率和缓慢的C-C偶联动力学，这一策略受到了严峻挑战。
近日，大连理工大学郭新闻教授，Hong Yang，侯军刚教授设计并制备了以聚合氮化碳为载体的InCu/PCN光催化剂，该催化剂由In-Cu双金属固定在聚碳氮化碳上，用于光催化CO2还原合成乙醇。
文章要点
1）研究表明，该催化剂具有良好的光催化活性，CO2光还原的产率为28.5 μmol g−1 h−1，乙醇选择性高达92%。
2）研究人员通过深入的实验研究和密度泛函理论计算揭示了InCu/PCN高性能的机理。值得注意的是，In原子的引入通过Cu-N-In桥联调节了Cu活性中心的电子结构，加速了从PCN到金属中心的电荷转移，同时促进了电荷分离。随后，这增强了*CO中间体在催化剂上的吸附，降低了C-C偶联的能垒，并促进了乙醇的形成。
3）与Cu/PCN和In/PCN相比，InCu/PCN中In-Cu共存具有协同效应。作为CO2光还原为乙醇的催化剂，Cu/PCN由于对*CO的吸附相对较弱而具有较低的活性。另一方面，In/PCN表现出很小的催化活性，但具有优异的*CO吸附能力。当共存时，In-Cu发挥协同作用，增强金属位点的活性和吸附，促进C-C偶联和随后乙醇的形成。
这项工作为开发高效光催化剂的新思路奠定了基础。
参考文献
Hainan Shi, et al, Atomically Dispersed Indium-Copper Dual-Metal Active Sites Promoting C–C Coupling for CO2 Photoreduction to Ethanol, Angew. Chem. Int. Ed. 2022
DOI: 10.1002/anie.202208904
https://doi.org/10.1002/anie.202208904
