研究人员设计双核位点催化剂并揭示潜在机制

双核位点催化剂(DSCs)以两个相邻的金属原子为催化中心，有助于利用潜在的协同作用，具有优异的催化能力，因此越来越受到研究人员的关注。

然而，精确合成双原子位点从而获得具有精确双核结构的催化剂具有挑战性。中国科学院(CAS)中国科学技术大学(USTC)姚涛教授及其团队与安徽朱满洲教授合作，提出了一种合成均匀原子精确Ni2位点的方法南京师范大学李亚非教授。计算结果还首次确定了电催化CO2还原条件下双核活性位点的结构演变。这项工作发表在《美国化学学会杂志》上。

为了获得催化活性双原子位点的动态结构，科学家们选择了 Ni2(dppm)2Cl3(dppm 指双(二苯基膦)甲烷，Ph2PCH2PPh2)，一种配体保护的双原子簇，作为引入金属原子的金属前体.然后将前驱体与掺氮碳一起加热以获得负载的双核Ni2位点(Ni2/NC)。这种新型催化剂表现出优异的催化性能和稳定性。

为了弄清真正的机理，研究人员应用原位X射线吸收精细结构(XAFS)技术来测量特定原子的电荷跃迁并在原子水平上得出结论。他们明确证实了双核位点的原子和电子结构变化，并发现了动态桥氧吸附形成活性中间体 O-Ni2-N6。

此外，研究人员还进行了密度函数理论(DFT)计算以提供理论解释。结果表明，观察到的 O-Ni2-N6结构是形成 CO 的主要反应中间体，具有令人满意的选择性和产率。

这项工作对设计新的双核位点催化剂具有指导意义，并为理解催化效果提供了新的见解。这些结果也有望解决未来的能源问题。

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