电化学CO2还原反应(CO2RR)，即将CO2转化为具有附加值的化学品和燃料，是一种解决能源危机和全球变暖问题的有效方法。电化学CO2RR需要高性能催化剂才能将CO2转化为有用的化学品，基于过渡金属的原子分散催化剂有望实现CO2RR高选择性和活性。
近日，加拿大国立科学研究院孙书会、张改霞和福州大学郑宜等通过碳化引入Fe的Co-沸石-咪唑酯骨架(C-Fe-Co-ZIF)来制备一系列原子分散的Co、Fe双金属催化剂，用于高效CO2RR。
X射线光电子能谱(XPS)表明，适量引入Fe可以增加催化剂中M-N位点的数量，从而提高 CO2RR性能。另外，X射线吸收光谱(XAS)显示双金属催化剂中不同TM的相互作用，它证实了在双金属催化剂中添加Fe会改变Co的配位环境。
基于上述分析，C-Fe-Co-ZIF-1.6 wt%-Fe中适量的Fe增加了M-N位点的数量，并在金属位点的局部配位环境中产生了轻微的扭曲，有利于对CO2RR为CO产生最佳性能。
研究人员进行电化学测量以研究C-Fe-Co-ZIFs的催化性能。在0.5 M KHCO3溶液中，优化的C-Fe-Co-ZIF-1.6 wt%-Fe在-0.55 VRHE时表现出最高的FECO(51.9%)和FEH2(42.4%)，其中 FECO显着增加(比纯的C-Co-ZIF高约10%)。
另外，H2/CO比率可在0.8 VRHE至4.2 VRHE的宽范围内调节，同时保持总FECO+H2高达93%持续10小时以上。更重要的是，Cu-Co和Ni-Co双金属催化剂(碳化的Cu和Ni改性的Co-ZIF)也能够提高CO2RR性能，证明了双金属SAC策略的可拓展性。
Atomically Dispersed Fe-Co Bimetallic Catalysts for the Promoted Electroreduction of Carbon Dioxide. Nano-Micro Letters, 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00746-9
