协同钯单原子和孪晶纳米颗粒用于高效CO₂ 光还原

用金属纳米颗粒（M-NP）调节金属单原子（M-SA）的电子结构的挑战在于合成确定的结构。这种结构具有强的电子-金属-载体相互作用，并保持电子传输通道以促进二氧化碳光还原（CO2PR）

在发表在《先进粉末材料》上的一项研究中，来自浙江师范大学、浙江a&；F大学和大连理工大学，揭示了在原子金属与载体的强电子相互作用的辅助下，用孪晶Pd纳米颗粒对Pd单原子的电子密度进行工程，并揭示了加速CO2PR的潜在机制

“作为最有前途的CO2PR半导体之一，具有sp2π共轭层状结构的聚合物石墨氮化碳（g-C3N4）可以提供电负性氮原子来锚定M-SA，形成活性金属氮部分（M–Nx），”该研究的主要作者李磊解释道。“然而，稳定的M–Nx构型禁止M-SA位点电子结构的可调性。”

特别是，过渡金属的d-态相对于费米能级的程度决定了金属-吸附质的结合强度，对于最佳催化活性来说，这种结合强度既不应太弱也不应太强。因此，金属中心的电子结构的精确剪裁对于有效和选择性的CO2PR至关重要

“在宿主上负载M-NP可以用于修饰金属单位点，而不会牺牲原始性质。此外，考虑到M-NP的高电子密度，通过配体桥连接的M-SA和M-NP之间很可能发生电荷密度重排，”col lead和共同通讯作者Yong Hu补充道。“然而，M-SA与g-C3N4上同步配位的M-NP的电子相互作用很少在光催化应用中得到利用。”，形成Pd–N键以产生强的电子-金属-载体相互作用，并允许电子从Pd-TPs定向传输到Pd-SA位点以实现有效的CO2PR

实验和理论研究都证实了Pd-TPs的多重作用。Pd-TPs作为电子供体，通过g-C3N4网络中的N配体富集单个Pd位点催化中心上的电子密度，从而使d带中心下移，以加速羰基解吸产生CO

该团队的发现提供了一种可行的方法，通过整合金属纳米颗粒进行光催化来操纵相邻金属单位点的电子结构