电催化二氧化碳还原（eco2rr）生产高附加值化学品（如co、c2h4、c2h5oh、ch3cooh等）是缓解现代社会能源危机和温室效应的重要途径之一。然而，高效的eco2rr催化剂对更小的粒径以及更大的比表面积的要求需要使用适当的基底来负载。然而传统的基底往往只能将催化剂加载在颗粒表面，由此产生的催化活性中心也仅限于基底的表面催化剂负载位点，基底内部的晶格空间无法得到有效的利用，反应效率大大降低。此外，表面加载模式下弱的催化剂-基底相互作用很难在严苛的电化学循环条件下保持催化剂的整体长期稳定性。因此，利用先进的配置设计，激活基底的更多晶格位点以加载各种形式的催化剂，并同时增强催化剂-基底相互作用对提升eco2rr催化剂的性能十分重要。
近日，我校王舜/袁一斐/吕晶晶教授课题组在国际顶级期刊《advanced materials》发表题为“seeding atomic silver into internal lattice sites of transition metal oxide for advanced electrocatalysis”的论文。该工作利用隧道结构的α-mno2作为基底，将ag原子链引入α-mno2隧道内部，并且在mno2表面通过共享晶格外延生长负载了ag纳米颗粒，从而制备了双位点ag催化剂。通过开发过渡金属氧化物晶格内部的催化剂负载位点，可以大大增加基底的催化活性中心，提高电催化二氧化碳还原的效率，并且隧道内部的催化剂由于金属离子-基底间的协同作用，导致其中间反应过程中的能垒显著降低。更重要的是，mno2对内外的ag催化剂物种均具有很强的约束作用，可以抑制ag的团聚，从而提高催化剂的循环寿命。
基于此，在碱性流动池中测试eco2rr性能，agnp@ag/k-mno2催化剂表现出高选择性（法拉第效率94%）、产率（67.3 mol/g/h）、部分电流密度270 ma/cm2和长期耐久性（在50 ma/cm2下约48小时），超过了商业ag纳米颗粒（ag nps）和目前报道的大多数ag电催化剂。本研究结果阐明了用于eco2rr的先进催化剂的关键结构-性能关系。我们也期望它能够激发未来基于tmos的催化剂的先进设计，考虑利用其内部晶格空间以最大程度地提高催化活性位点，而不是仅仅只局限在基底的表面位点。
相关研究结果发表于近期的《advanced materials》（doi: 10.1002/adma.202312566），温州大学为第一通讯单位，化学与材料工程学院宋文君（博士生）、李成航（硕士）、尹若楠（硕士）为共同第一作者，我校王舜、袁一斐、吕晶晶教授为该论文共同通讯作者，相关工作受到国家自然科学基金（52072273, 52201227, 52331009）和浙江省自然科学基金（lq23b030001）项目以及温州大学2023年博士研究生创新基金（3162023002001）的资助。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202312566
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