將溫室氣體CO2採用電化學方法轉化為有價值的化學品（例如CO）是實現碳中和的重要途徑。原子級分散的金屬催化劑（AIMC）由於其具有大的原子利用效率和可調節的配比特微環境而在催化領域嶄露頭角。現時人們通常採用熱解前驅體（如聚合物，金屬-有機骨架）的方法來製備多孔碳基AIMC，然而製備多孔碳基AIMC仍然具有較大挑戰性，這是因為具有高表面能的金屬在熱解過程中容易遷移團聚形成金屬納米顆粒或塊體。
最近，中科院福建物質結構研究所結構化學國家重點實驗室曹榮團隊的黃遠標研究組在科技部重點研發計畫、國家自然科學基金專案、中科院戰略性先導科技專項、前沿科學重點研究專案、中科院青促會優秀會員專案資助下，發展了一種有效的空間位點間隔（SSSS）策略來製備鎳單原子催化劑。通過卟啉基共價三嗪骨架（CTF）錨定鎳金屬位點，並採用混單體將目標鎳物種在空間上有效分隔，使其在熱解過程中被空的氮原子捕獲，從而得到單原子鎳催化劑。具體來說，一方面，金屬鎳中心被原位形成的Zn？N4單元隔開，使得兩個Ni？N4單元空間距離增大，進而在熱解過程中有效封锁鎳遷移聚集；另一方面，鋅原子在1000℃下熱解揮發留下的N位點能進一步穩定溢流的鎳物種，從而有助於得到全單原子分散的Ni5？PTF？1000催化劑，避免了繁瑣、且有可能破壞單原子金屬活性中心的酸洗步驟。該單原子催化劑具有高的CO選擇性，其法拉第效率達到94%（-0.9 V vs RHE），在寬電勢範圍？0.6至？1.0V，FECO超過91%。原位紅外光譜表明*COOH（？1400 cm？1）中間體的形成是產CO的决速步驟。
該工作採用空間位點間隔策略製備了單原子分散的鎳催化劑用於高效電催化還原CO2，這為開發高效單原子金屬催化劑提供了重要參攷。相關研究成果受ACS Mater.Letter雜誌副主編陳曉東教授邀請，發表在ACS Materials Lett.2021，3，454–461上，論文第一作者是物構所與廈門大學聯培博士生伍巧。
此前，該團隊採用籬笆阻隔策略（Research，Volume 2019，Article ID 1768595，12 pages）、三嗪框架（CCS Chem.2019，1，384–395）、N-摻雜納米管（Appl.Catal.B: Environ.，2020，271，118929）穩定原子級分散活性位點，在電催化CO2等應用取得較好效果。
論文連結：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.9b02756.
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