包含氮和碳(MNC)配位构型的过渡金属单原子催化剂(SAC)具有优异的电化学CO₂还原(CO₂RR)性能，然而，CO₂RR过程中低的产物FE、竞争性析氢反应(HER)和CO₂传质效应等问题阻碍了CO₂还原技术的发展和应用。

基于此，台湾科技大学黄炳照、苏威年和蔡孟哲等通过离子交换法在Nafion涂层功能化多壁碳纳米管(Fe-nf-CNTs)和Nafion涂层多壁碳纳米管(Fe-n-CNTs)上捕获Fe SAC，并首次证明了Fe SAC以Fe-(O)₃氧配位构型存在。

Fe SACs合成过程是在常温常压条件下进行的。TEM、STEM和XAFS表明，Nafion均匀地涂覆在功能化的多壁CNT (f-CNT)上，并且Fe原子以Fe-(O)₃氧配位构型存在；XANES分析表明，Fe SAC的价态高于+2。性能测试结果显示，Fe-nf-CNTs上乙醇的FE为45%，起始电位低至-0.45 V_RHE以及乙醇的产率为56.42 µmol cm^-2 h^-1，这明显优于那些无金属催化剂nf-CNTs和f-CNTs (8 µmol cm^-2 h^-1)。

以上结果表明已建立的Fe SACs活性位点与功能化的CNTs相结合，起到双活性位点协同的作用，显著提高了CO₂多碳产品的转化。此外，原位XAS分析表明，Fe SACs具有可调节的电子状态(取决于CO₂RR期间施加的电位)，促进电子转移到吸附中间体，通过C-C偶联反应延伸到多碳产物的形成。由于Fe SA被Fe-nf-CNT的羧基官能团稳定，Fe SAC 表现出长期稳定性。这项工作为提高CO₂RR为多碳产品的性能提供了新见解。

Highly Active Oxygen Coordinated Configuration of Fe Single-Atom Catalyst toward Electrochemical Reduction of CO₂ into Multi-Carbon Products. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202109310