如何控制光化学还原CO₂制备C₂产物的选择性仍然是个非常重要的挑战。有鉴于此，中国科学技术大学吴宇恩教授、西南石油大学张辉教授等报道将Au纳米粒子和单原子修饰在富含不饱和Mo边缘原子位点的MoS₂载体上构筑了异质结光催化剂Au_n/Au₁-MoS₂。

本文要点

（1）

Au_n/Au₁-MoS₂在光化学还原CO₂的反应中能够以86.4 %的选择性生成CH₃COOH，选择性比没有修饰Au单原子的对照催化剂高6.4倍，并且生成C₂产物的整体选择性达到95.1 %。反应生成CH₃COOH的产量比只含有Au单原子（不含Au纳米粒子）的对比催化剂产量高22.4倍。

（2）

光学表征实验说明Au单原子能够捕获Au纳米粒子产生的光生电子，或者Au纳米粒子产生的局部电场促进MoS₂向Au单原子的光生电子转移，因此改善光生电子的寿命。反应机理研究结果显示Au 5d轨道和Mo 4d轨道之间的耦合作用增强了Mo对氧原子的亲和性，增强Au对碳原子的亲和性。杂化轨道降低了CO分子轨道裂分的能量，促进C-C偶联反应。Mo-Au双位点能够稳定*CH₂CO关键中间体，因此增强生成CH₃COOH的选择性。这种异质结构为调节CO₂转化为CH₃COOH的热力学和动力学提供一种非常有效的策略。

参考文献

Chen, C., Ye, C., Zhao, X. et al. Supported Au single atoms and nanoparticles on MoS₂ for highly selective CO₂-to-CH₃COOH photoreduction. Nat Commun 15, 7825 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-52291-9

https://www.nature.com/articles/s41467-024-52291-9