Angew. Chem. ：碳氮载体锚定的磷、铜双位点材料用于光催化二氧化碳转化为乙烷

利用光化学的方法将CO₂固定和转换是实现“双碳”目标的重要技术手段之一。然而，低的光生载流子分离效率和迟缓的C-C偶联速率严重制约着光催化CO₂转化和高附加值产物的生成。因此，发展促进光生载流子分离的有效策略，实现高效的CO₂还原生产多碳产物，对于光催化CO₂转换具有重要研究意义。近日，安徽师范大学毛俊杰教授，联合西湖大学王涛教授和清华大学王定胜教授，选取典型的碳氮材料作为基底，通过控制合成条件，将磷、铜共同锚定在碳氮基底材料中，实现P−N和Cu−N₄双活性位点的构筑。在光催化CO₂还原制备乙烷的反应中，双位点材料表现出优异的乙烷生成效率（616.6 μmol g^-1 h^-1），是单一Cu位点光催化材料的26倍。

研究表明，在光催化过程中，所构筑的P−N和Cu−N₄双活性位点可以分别作为光生空穴和电子的捕获中心，大幅提升P/Cu SAs@CN光生载流子的分离效率，促进具有更强CO₂活化能力的富电荷铜位点的形成。原位红外和DFT 理论模拟计算得出P/Cu SAs@CN材料CO₂还原生成C₂H₆反应路径为：1: *OCCO → 2: *COCOH → 3: *COHCOH → 4: *CHOHCOH→ 5: *CH₂OHCOH → 6: *CH₂COH → 7: *CH₃COH → 8: *CH₃CHOH → 9: *CH₃CH (9’: *CH3CH₂OH) → 10: *CH₃CH₂ → CH₃CH₃(g)。其中，*OC−COH中间体的形成是整个反应进行的决定性步骤，P−N和Cu−N4双位点的构筑可以有效地降低该步骤的反应能垒，极大地促进了P/Cu SAs@CN材料CO₂还原生成C₂H₆的效率。

该工作从原子结构出发，在碳氮载体中构筑了P−N和Cu−N₄双活性位点，大幅提升了光生载流子分离效率，实现了高效的光催化CO₂还原生成C₂₊产品，为设计原子精度的高效光催化材料提供了新的思路。

论文信息

P and Cu Dual Sites on Graphitic Carbon Nitride for Photocatalytic CO₂ Reduction to Hydrocarbon Fuels with High C₂H₆ Evolution

Dr. Gang Wang,Mr. Zhe Chen,Prof. Tao Wang,Prof. Dingsheng Wang,Prof. Junjie Mao

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202210789