Angew. Chem. ：TiO2纳米片中的单原子或双原子：哪个是电催化尿素合成的最佳选择？

得益于高原子利用率，高活性的特征，单原子催化剂、双原子催化剂等新型多相催化剂的设计与实践备受关注。然而，其中也不乏仍然备受争议的论点：单原子和双原子催化剂在催化应用实践中究竟谁更有优势，及其C-N偶联机制是什么？此外，单原子、双原子催化剂的精准设计与可控合成也是一个巨大的挑战。

鉴于此，北京交通大学物理学院王熙教授利用缺陷锚定的策略在TiO₂表面精准构建了Pd₁单位点（Pd₁-TiO₂）以及Pd₁Cu₁双核位点（Pd₁Cu₁-TiO₂）催化剂，并以高附加值的尿素合成作为催化实践。正是得益于Pd₁Cu₁双核位点与氧空位的高效协同，有效驱动尿素合成中核心的C-N偶联过程（*NCON），Pd₁Cu₁-TiO₂表现出数倍于单核Pd₁的尿素合成活性。

实验结果表明，使用CO₂和N₂作为原料，Pd₁Cu₁-TiO₂表现出高效的尿素产率（166.67 molurea molPd^-1 h^-1）以及高法拉第效率（22.54%），并显著抑制了副反应（CO₂RR和NRR）过程。此外，Pd₁Cu₁-TiO₂这种高效的C-N偶联选择性也具备很强的普适性，即使更换反应前体（CO₂+NO₂^–），依旧表现出可观的尿素产率。此外，源于Pd₁Cu₁在TiO₂上的锚定特性，Pd₁Cu₁-TiO₂也表现出相当可观的催化稳定性。

进一步的原位红外以及DFT理论计算表明：一方面， Pd₁Cu₁双核位点的相互作用可以有效调制Pd位点的电子结构，强化Pd₁单核位点对反应前体的弱吸附；另一方面，Pd₁Cu₁双核位点与氧空位高效协同，极大地降低C-N偶联核心中间体*NCON的形成能垒，从而驱动高效尿素合成。

论文信息

Single-Atom or Dual-Atom in TiO2 Nanosheet: Which is the Better Choice for Electrocatalytic Urea Synthesis?

Lu Pan, Jingnan Wang, Dr. Fei Lu, Qiang Liu, Yuhang Gao, Yan Wang, Jingzhe Jiang, Chao Sun, Dr. Jian Wang, Prof. Xi Wang

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202216835