近日，化材学院李和兴/蒋波教授，在《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为“Spatially Separated C–C Coupling and Protonation on Cl-Bridged Ti–Ag Dual-Site Catalysts for Efficient Photocatalytic CO₂ Reduction to C₂H₄”的研究论文。

光催化CO₂→C₂H₄是一种“一箭双雕”的碳中和方法，却长期受困于两大瓶颈：（1）C–C偶联能垒高，*CO中间体极易“脱逃”或深度加氢成CH₄；（2）质子化加氢与偶联反应竞争在同一位点，产物选择性难控。

传统策略多聚焦“单活性位”调变，偶联与加氢仍然存在竞争反应。如何“分而治之”？该研究给出了答案：用Cl桥拉出“空间距离”，让Ti与Ag各司其职！在Ti-Ag双活性位点上引入Cl，使C-C偶联和中间体质子化在空间上分离，从而使*CO二聚在热力学上比*CO加氢更有利。原位表征和DFT计算表明，Cl使得Ti─Cl─Ag结构中的Ti位点成为CO₂活化和C-C偶联的活性中心，从而增加了*CO中间体的浓度并降低了C-C偶联的能垒。同时，Ag位点优先催化H₂O解离，为后续*OCCO中间体的质子化提供活性氢，从而提高了C₂H₄的总生成速率。优化后的Ti─Cl─Ag催化剂实现了244 µmol·g⁻¹·h⁻¹的高C₂H₄生成速率，选择性为64.3%，优于主要促进*CO深度加氢的O桥接Ti-Ag催化剂。这项工作确立了空间分离的Ti-Ag双活性位点，协调了特定位点的C-C偶联和活性氢的供给，为选择性将CO₂还原为C₂H₄的光催化剂的合理设计提供了概念。

该工作得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、上海师范大学教育部资源化学重点实验室、资源化学国际合作联合实验室、上海市稀土功能材料重点实验室、上海市仿生催化前沿科学研究基地以及上海绿色能源化工工程技术研究中心等项目和平台的资金支持。