文章推荐过渡金属和硼共掺杂黑磷烯高效

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研究背景

二氧化碳的电化学转化是一种可再生和可持续的碳循环路线，可以利用高效电催化剂使其生产出有价值的碳基燃料和化学品。当前，二氧化碳转化为CO的技术已经达到了工业应用的水平，因为许多合成电催化剂可以以高效、低能耗来实现这一工艺。然而，在二氧化碳电还原过程中C-C耦合过程的局限性，很难获得具有更高经济价值和更广泛工业应用的C2产品（如乙烯、乙烷和乙醇）。

因此，电催化还原CO(COER)生产C2化学物质已成为替代二氧化碳的电化学转化的有效方式。目前，制造高效电催化剂进行COER的重点主要集中在探索过渡金属(TM)和硼(B)原子的空轨道共存，遵循“接受-捐赠”机制激活和转换CO分子上。然而，CO的耦合过程很难在单个活性催化TM或B位点上实现，特别是在二氧化碳电还原过程中，通过有效的单原子催化剂获得的产物主要集中在C1产物，由于缺乏更多的活性位点来促进CO耦合，导致很难获得C2产品。因此，构建具有双活性位点的高效电催化剂来促进C-C耦合过程是非常有前景的。

成果简介

有鉴于此，哈尔滨师范大学赵景祥教授和中科院沈阳金属所尹利长研究员合作报道了具有双活性位点，利于二氧化碳耦合和还原电催化剂，即TMB

BP。在三种电催化剂（Fe-B

BP、Co-B

BP和NiB

BP）上，输入极低能量可以促进CO分子转化为多个有价值的C2产物（分别为乙醇、乙烯、乙烷）。结果表明，由于TM-B

BP催化剂的TM和B活性位点之间的协同效应，两个CO分子可以在热力学和动力学上都有效地耦合成关键的CO*-dimer。此外，根据自由能计算，作者发现三种TM-B

BP催化剂均具有较低的高催化活性(-0.41、-0.20和-0.28V)，以乙醇、乙烯和乙烷为主要产物。由于COER对C2产物的能量输入较低，而设计的催化剂与CO分子之间的相互作用更强，COER中竞争的C1产物和HER中的H2产物可以被有效抑制，符合提出的TM-B

BP电催化剂对C2产物的高选择性。因此，模拟结果表明，这三种TM-B

BP催化剂可以作为一种新型的低成本电催化催化剂，具有高活性和选择性的使CO转化为高价值多碳产品的作用，为未来可持续的固碳和能源储存提供了有用的指导。相关研究成果"EfficientelectrochemicalreductionofCOtoC2productsonthetransitionmetalandboronco-dopedblackphosphorene"为题发表在ChineseChemicalLetters上（

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