浙江理工大学陈鹏作研究员和童赟副教授Small综述：铟基材料对电催化CO2转化的纳米结构工程调控策略

第一作者：吴文波

通讯作者：童赟*，陈鹏作*

单位：浙江理工大学

电化学二氧化碳还原(CO₂RR)是一种新兴的技术，能够将二氧化碳转化为高附加值产品。然而，CO₂的高活化能、低传质和竞争性析氢反应(HER)等限制，导致电催化剂催化活性不理想。在过去的几十年里，p嵌段金属(In, Sn, Pb, Hg和Bi) 因其具有高竞争过电位的HER过程，已被广泛证明为高效的CO₂RR催化剂体系。其中，In基材料因其低毒、价廉、丰度高、环境友好等优点而备受研究关注。特别是利用一系列纳米结构工程的调控策略合理设计得到的In基电催化剂，不仅可以有效调节表面催化活性位点，还可以优化电催化剂的内在电子结构和表面特性，加快CO₂电还原反应动力学，成为极具潜力的CO₂RR催化剂体系之一。

近日，来自浙江理工大学化学与化工学院的陈鹏作研究员和童赟副教授，在国际知名期刊Small上发表题为“Regulation Strategy of Nanostructured Engineering on Indium-Based Materials for Electrocatalytic Conversion of CO₂”的综述。该文对铟基材料的纳米结构工程进行了系统的讨论，总结了包括形貌、尺寸、成分、缺陷、表面改性、界面结构、合金化和单原子结构在内的有效调控策略，以探索In基催化剂的CO₂RR性能与物理化学性质之间的内在关系。

铟基材料的纳米结构工程的优点可以概括如下:1) 形貌与尺寸设计有助于获得更多的催化位点，改善表面催化动力学过程，从而提高材料的内在催化活性; 2) 利用非均相金属原子掺杂或合金化不仅可以引入额外的金属催化位点，同时还可以调节材料的电子结构特性; 3) 形成缺陷有利于CO₂的吸附和活化，同时改变配体环境，促进反应中间体的活化，降低能垒; 4) 表面改性能够进一步调整In基催化剂的电子结构，改善表面CO₂的捕获和吸附，从而提高CO₂RR的性能; 5) 异质结构的界面可以稳定表面催化位点，调节催化剂的电子分布和电荷转移，提高中间体的无吸附能和特定产物的选择性; 6) 单原子催化剂中明确的活性中心有利于提高产物选择性和抑制HER反应，同时提高产物收率和节约成本。同时，本文也强调了各种策略对调整电子结构和表面特性的影响，In基材料对CO₂RR的催化性能以及结构-活性的基本关系。最后，本文基于In基材料面临的挑战和机遇，包括过电位高、稳定性差、成本高等问题，对CO₂RR进行了总结和展望（图1）。

Regulation Strategy of Nanostructured Engineering on Indium‐Based Materials for Electrocatalytic Conversion of CO₂

投稿请联系contact@scimaterials.cn