本质上，电催化二氧化碳还原反应（CO₂RR）过程中的二氧化碳到一氧化碳的转化涉及两个关键的活性中间体：*COOH和*CO。对于基于镍（Ni）的CO₂RR催化剂，*COOH的吸附与*CO的脱附之间的平衡是一个挑战。高氧化态的镍位点无法为CO₂的活化以及随后的*COOH吸附提供足够的电子；相反，富含电子的金属镍位点与*CO之间的π反馈键合过于强烈，从而阻碍了*CO的脱附。
基于此，2025年3月21日，安徽大学苏建伟、中国科学院宁波材料技术与工程研究所陈亮、中国科学技术大学陈乾旺等人在国际知名期刊Advanced Energy Materials发表题为《Low-Coordinated Ni Single Atom Catalyst with Carbon Coordination for Efficient CO2 Electroreduction》的研究论文。
本研究报道了一种低配位的镍单原子催化剂（SAC），其具有碳配位的低配位结构，从而在其镍位点处实现了适度的电子耗竭。
这种镍单原子催化剂在H型电解池中实现了高达99.1%的一氧化碳选择性。此外，在液流池中，它在较宽的电流密度范围内保持了接近100%的超高一氧化碳选择性，并且在250 mA cm⁻²的大电流下可持续稳定运行20小时。
原位表征结果和密度泛函理论（DFT）计算均证实了这种低配位结构的双重功能：它既增强了*COOH的吸附，又同时促进了随后*CO的脱附，从而极大地推动了整个CO₂RR过程。
Low-Coordinated Ni Single Atom Catalyst with Carbon Coordination for Efficient CO2 Electroreduction, Adv. Energy Mater., 2025.https://doi.org/10.1002/aenm.202500283
