Atomar dispergierte, Au-unterstützte C–C-Kopplung auf rotem Phosphor zur CO2-Photoreduktion zu C2H6

Einzelatom-Katalysatoren haben großes Potenzial bei der photocatalytischen Umwandlung von CO2 zu C2-Produkten gezeigt, aber die Erzeugung gasförmiger Mehr-Kohlenstoff-Hydrocarbonprodukte bleibt eine Herausforderung. Bisher bestanden die Träger für einzelne Atome aus mehreren Elementen, was die C-C-Kopplung erschwert, da die Koordinationsumgebung der Einzelatomstellen vielfältig und schwierig zu kontrollieren ist. Hier steuern wir die C-C-Kopplung durch Implantation eines Au-Einzelatoms auf rotem Phosphor (Au1/RP), einem Träger mit einheitlicher Struktur aus einem einzelnen Element, niedrigerer Elektronegativität und besserer Fähigkeit, CO2 zu absorbieren. Die elektronenreichen Phosphoratome nahe den Au-Einzelatomen können als aktive Stellen für die CO2-Aktivierung fungieren. Das Au-Einzelatom kann die Energiebarriere der C-C-Kopplung effektiv reduzieren und die Reaktionskinetik der C2H6-Bildung fördern. Bemerkenswerterweise erreichen die C2H6-Selektivität und die Umsatzfrequenz von Au1/RP ohne opferndes Mittel 96 % bzw. 7,39 h⁻¹, was nahezu den besten photocatalytischen Katalysator für die C2-Chemiesynthese bisher darstellt. Diese Forschung liefert neue Ansätze für das Design hocheffizienter Photokatalysatoren zur CO2-Umwandlung in C2-Produkte.