电化学CO₂还原的一个巨大挑战是提高能源效率，这需要降低过电势，同时提高产品法拉第效率。

在这里，南开大学Wei Li设计合成了一种由Fe纳米粒子、吡咯型Fe-N₄位点和低氧碳载体组成的混合电催化剂，该催化剂在21mV的超低过电势下表现出超过99%的显著CO法拉第效率，达到最高的阴极能量，效率高达97.1%。

文章要点

1）该催化剂还可以提供接近100%的CO选择性，并具有至少100小时的高阴极能量效率(>90%)。

2）控制实验、原位表征和理论计算的综合结果表明，引入Fe纳米粒子可以通过加速质子从CO₂到*COOH的转移并降低*COOH形成的自由能、构建吡咯型FeN4位点和限制来降低过电势。碳载体上的氧物种可以通过抑制氢气的析出来提高CO法拉第效率，从而实现节能的电化学CO₂还原为CO。

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Wang, C., Wang, X., Ren, H. et al. Combining Fe nanoparticles and pyrrole-type Fe-N4 sites on less-oxygenated carbon supports for electrochemical CO2 reduction. Nat Commun 14, 5108 (2023).

DOI：10.1038/s41467-023-40667-2

https://doi.org/10.1038/s41467-023-40667-2