选择性CO₂光还原为诸如CH₄的碳氢化合物燃料对于未来的碳中性是有希望的和可持续的。然而，目前，缺乏与反应中间体的适当结合强度使得实现高活性和选择性的光催化CO₂甲烷化仍极具挑战。

近日，山东大学Hefeng Cheng，中科大Li Song报道了一种低配位单Au原子催化剂的合理结构，用于实现光催化CO₂还原为CH₄的高活性和高选择性。

文章要点

1）采用络合交换策略将单个金原子锚定到超薄的具有硫空位的ZnIn₂S₄（ZIS）纳米片上，得到Au₁-S₂低配位结构。

2）在可见光照射下(λ > 420 nm)，超薄ZIS纳米片上的单个Au原子（记为Au₁/ZIS）催化剂在光敏剂和空穴牺牲剂存在下，可实现275 μmol g⁻¹ h⁻¹的CH₄产率和77%的CH₄选择性。

3）详细的表征研究表明，Au单原子的引入增强了载流子分离和转移效率，从而在光催化CO₂还原过程中表现出优异的活性。原位漫反射红外傅里叶变换光谱(DRIFTS)和密度泛函理论(DFT)计算证实，与快速质子化为CH₄的Au纳米粒子相比，低配位的单个Au原子可以显著增强CO₂分子的活化，并提高吸收*CO中间体的稳定性。

参考文献

Shenghe Si, et al, Low-Coordination Single Au Atoms on Ultrathin ZnIn₂S₄ Nanosheets for Selective Photocatalytic CO₂ Reduction towards CH₄, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202209446

https://doi.org/10.1002/anie.202209446