Electronic Structure Tuning in Cu–Co Dual Single Atom Catalysts for Enhanced COOH* Spillover and Electrocalytic CO2 Reduction Activity

催化作用 法拉第效率 化学 可逆氢电极 解吸 X射线光电子能谱 氢溢流 材料科学 吸附 化学工程 物理化学 电极 阳极 电化学 工程类 生物化学 参比电极
作者
Yang Yang,Wenjun Zhang,Guangchen Wu,Qiang Huang,Jinghong Wen,Dingsheng Wang,Mingyang Liu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (23): e202504423-e202504423 被引量:60
标识
DOI:10.1002/anie.202504423
摘要

Abstract The development of efficient electrocatalysts for CO 2 reduction to CO is challenging due to competing hydrogen evolution and intermediate over‐stabilization. In this study, a Cu–Co dual single‐atom catalyst (CuCo‐DSAC) anchored on carbon black was synthesized via scalable pyrolysis. The catalyst achieves 98.5% CO Faradaic efficiency at 500 mA cm −2 , maintaining > 95% selectivity across a 400 mV window with < 6% decay over 48 h, which is superior to the corresponding single‐atom control samples. In situ spectroscopy and DFT calculations reveal a synergistic mechanism: Co sites activate CO 2 and stabilize *COOH intermediates, while adjacent Cu sites facilitate CO desorption by lowering the energy barrier through charge redistribution. This dynamic buffer system mitigates active‐site blocking and suppresses HER by weakening H adsorption. The electronic interplay between Cu and Co optimizes intermediate energetics, enabling industrial‐level performance. This work demonstrates the potential of tailored dual‐site architectures for complex electrocatalytic processes, offering a promising approach to overcoming traditional limitations.
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