近期，我校生态环境与资源学院杨志峰院士团队韩彬教授课题组在化学领域著名期刊Angewandte Chemie发表题为“Tailoring d-Band Center of Single-Atom Nickel Sites for Boosted Photocatalytic Reduction of Diluted CO₂ from Flue Gas”的研究论文。韩彬教授，轻工化工学院何军教授和澳大利亚皇家墨尔本理工大学马天翼教授为论文通讯作者，生态环境与资源学院2022级研究生刘家慧为论文第一作者。

成果简介

将人为源低浓度CO₂（如火电厂排放的烟气）直接转化为高附加值的化学品（如CO）是应对能源和气候危机的理想方案之一。然而，^*COOH中间体的形成以及CO的脱附是限制整体催化效率的主要原因。研究团队通过对导电金属-有机框架（CMOFs）中单原子分散的Ni位点配位工程，提出了一种简单的策略来调控金属活性位点的d带中心，以实现高效光催化还原烟气中低浓度CO₂。在纯CO₂氛围下，具有Ni-O₄位点的CMOFs (Ni-O₄ CMOFs)表现出13.3 µmol h^-1的CO生成率和94.5%的选择性，几乎是具有传统Ni-N₄位点的同构化合物(Ni-N₄ CMOFs)的两倍，并优于大多数在相同条件下报道的系统。有趣的是，在模拟烟气（10% CO₂和2% NO_x+SO₂）中，Ni-N₄ CMOFs的CO选择性显著下降，而Ni-O₄ CMOFs的基本不变，说明Ni-O₄ CMOFs在利用人为源CO₂方面具有明显优势。原位光谱和理论（DFT）研究表明，O配位可以使Ni位点的d带中心更靠近费米能级，从而有利于关键中间体^*COOH的生成和^*CO的解吸，进而显著提高CO₂光催化还原为CO的活性和选择性。这项工作阐明了催化位点d带中心调控光催化还原CO₂效率的内在机制，为高效利用人为源低浓度CO₂提供了崭新机遇。

致谢：本研究得到了国家自然科学基金基础科学中心项目、广东省引进创新创业团队计划和国家自然科学基金等项目的资助。

原文链接：https://doi.org/10.1002/ange.202417435