尽管调节费米能级附近的电子态可以有效地促进反应动力学。然而，目前有关金属氧化物的特定电子态在同时调节CO₂电还原反应（CO₂RR）和竞争析氢反应（HER）中的作用的研究仍然很少，这使得准确预测实际的CO₂RR性能充满挑战。

近日，天津大学胡文彬教授，邓意达教授，韩晓鹏报道了以氧化锌（ZnO）为模型催化剂，并通过用杂原子取代Zn位（Mo-ZnO和Cu-ZnO）以精确地调节电子态。

文章要点

1）通过电催化实验，研究人员揭示了CO₂→CO的活性变化趋势为Mo-ZnO>ZnO>Cu-ZnO，而其HER活性变化趋势与之相反。值得一提的是，Mo-ZnO实现了可调的CO/H₂合成气生产，并在-1.0 V时获得了最高CO电流密度（6.89 mA cm^-2）。

2）密度泛函理论（DFT）计算和原位拉曼光谱进一步证明了费米能级附近新产生的占据轨道和未占据轨道同时改变了其CO₂RR和HER途径，并产生了完全相反的效应。与Cu-ZnO相比，Mo-ZnO共存的占据轨道和未占据轨道在适当程度上协同调节*HOCO的吸附，从而优化了整个CO₂RR过程。同时，减弱的*H吸附极大地抑制了HER过程。

这项工作阐明了通过电子态工程策略调节主反应和竞争反应以调节纳米催化剂的CO2RR活性和选择性的可行性。

参考文献

Jiajun Wang, et al, Inversely Tuning the CO₂ Electroreduction and Hydrogen Evolution Activity on Metal Oxide via Heteroatom Doping, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI: 10.1002/anie.202016022

https://doi.org/10.1002/anie.202016022