具有明確活性中心的單原子催化劑為在原子尺度上探索精確的結構-活性關系提供了一個理想的平臺。近日，阿卜杜拉國王科技大學張華彬、Jorge Gascon和中國科學院福建物構所李巧紅等將均勻分散的單原子Ni中心錨定在In2O3表面上(In2O3@Ni)，該催化劑具有明確的配位結構，用于高選擇性催化CO2加氫制CH4。實驗結果表明，In2O3@Ni催化劑表現出優異的催化活性，其在模擬光熱條件下催化CO2加氫生成CH4的選擇性高達99%，加氫速率達到1043 μmol g?1?h?1，這種CH4的生產速率是光催化的200倍和熱催化的6倍。此外，在連續進行光熱催化反應80小時后，該催化劑仍表現出良好的活性，且反應后樣品表面沒有Ni聚集引起的團簇或顆粒。CO-TPD和密度泛函理論(DFT)計算結果顯示，在In2O3@Ni催化劑中引入Ni原子有助于光生電子向CO2的轉移；同時，Ni的引入增強了對CO*的吸附和降低了COH*中間體的形成能壘；此外，In2O3@Ni催化劑可以加速H2解離生成H，為CO2加氫提供更多的質子，從而提高CO2-CH4的選擇性。總的來說，該項工作證實了單原子催化劑有助于揭示結構-活性關系，并且該研究報道的策略可以指導新型單原子催化劑的設計和開發，應用于綠色能源和環境領域。Isolated Ni atoms enable near-unity CH4?selectivity for photothermal CO2?hydrogenation.?Journal of the American Chemical Society, 2024.?DOI: 10.1021/jacs.4c05873
