北京化工/北京理工/香港理工团队 Nature Communications ：突破性电催化研究

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关键挑战与创新路径

原子分散的Ni−Nx位点因高原子利用率而成为电催化领域的研究热点，但质子耦合电子转移（PCET）过程缓慢的问题始终制约催化效率。研究团队创新性地通过理论与实验结合，提出氢自由基转移加氢的新路径，显著降低能耗并提升选择性。

研究设计与成果





图1：催化剂结构设计示意图

研究团队设计了具有不同H吸附亲和力的Ni-配对异核双原子催化剂（HDAC），这一结构使催化剂在反应过程中能够精准调控H•的生成与传递。





图2：催化剂性能数据

HDAC的性能显著优于传统单原子催化剂及先前报道的其他双原子催化剂：
• 在−0.75 V（vs RHE）条件下，CO的法拉第效率（FECO）高达97.1%。
  
  
  
• 催化剂可稳定运行55小时，性能无显著衰减。
  在−200.0到−600.0 mA cm−2范围内，FECO均保持在90%以上。
  
  
  

图3：反应机理对比图

通过调整配对金属（如Cd、Pt和Pd）的吸附性能，HDAC有效规避了析氢副反应，增强了CO2的转化速率和选择性，同时降低了传统PCET路径的高能量需求。






总结与展望





该研究突破了传统ECR的理论限制，为电催化剂设计提供了全新思路。研究团队提出，未来将进一步探索基于H•转移机制的C2+产物合成策略，推动高效、绿色催化剂的工业化应用。










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