福州大学龙金林、鲁汶大学Bo Weng、Julian Steele等报道通过材料基因工程方式对结构精确调控的光催化剂实现了可预想的性能。

作者基于理论计算提出一种相掺杂方法，能够对Au/TiO₂催化剂的CO₂催化转化过程路径进行调控，通过向fcc结构Au纳米粒子引入稳定的孪晶晶面，改善了热力学上难以进行的CO₂还原为CO反应。

本文要点：

(1)

担载fcc-Au纳米粒子的TiO₂在催化CO₂还原为CO的产率提高18倍，但是同时选择性从84 %降低至75 %；相比而言，当担载的Au纳米粒子是（110）和（100）晶面的孪晶，CO₂制备CO的反应速率提高40倍，同时CO的选择性接近100 %。

(2)

这种担载贵金属催化剂的性能提高作用来自在孪晶结构位点的反应能量发生改变，其中生成CO的能量和CO脱附能量都得到显著降低。通过理论计算和物理化学表征，发现含有孪晶的Au纳米粒子反应中间体和反应路径发生改变，其生成CO的反应能垒降低，CO脱附能量降低。

参考文献

Haowei Huang, Jiwu Zhao, Bo Weng, Feili Lai, Menglong Zhang, Johan Hofkens, Maarten B. J. Roeffaers, Julian Steele, Jinlin Long, Site-Sensitive Selective CO₂ Photoreduction to CO over Gold Nanoparticles, Angew. Chem. Int. Ed. 2022

DOI: 10.1002/anie.202204563

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202204563