近年来，氧化铟（In₂O₃）因其化学稳定性好、环境友好、避免光腐蚀等优点，在热催化和/或光催化多相CO₂加氢反应中得到了广泛的研究。一些研究表明，缺陷c-In₂O₃可以作为CO₂加氢合成甲醇的优良热催化剂。基于实验和理论研究的进展表明，这种具有表面缺陷的氧空位和羟基的立方晶型多晶体对CO₂气态加氢具有光催化活性。最近，研究发现菱形的rh-In₂O_3-x(OH)_y也是一种高活性和选择性的非均相光催化剂，用于将气态CO₂加氢成CO和CH₃OH。然而由于电子-空穴对的快速重组，c-In₂O_3-x(OH)_y或rh-In₂O_3-x(OH)_y仍不能满足实际应用。

近日，曲阜师范大学颜廷江教授，尤进茂教授，加拿大多伦多大学Geoffrey A. Ozin报道了两种基于氧化铟的光催化剂组成的多晶型异质结构，其具有不同的结构但具有相同组成的连续可调的组分，能够优化CO₂加氢生成CO和CH₃OH的活性和选择性。

文章要点

1）该策略基于立方（c-）到菱形（rh-）氧化铟In₂O_3-x(OH)_y的相变，其中在菱形体中成核并生长的立方相部分受到精确的结构和组成控制。

2）立方晶型和菱面型晶型之间形成的界面具有明显的电子能带结构，并且在单个In₂O_3-x(OH)_y组分中电子俘获氧空位和空穴俘获羟基缺陷的位置分开，使得光生电子-空穴对的电荷产生、分离和寿命都可以得到有效的调节。这有利于控制H₂和CO₂的表面化学反应，以提高对产物CO和CH₃OH的活性和选择性。

通过调节rh/c-In₂O_3-x(OH)_y多晶型异质结对CO₂加氢光催化剂性能的指标，对未来可再生合成燃料的发展提供了良好的契机。

Tingjiang Yan, et al, How to Make an Efficient Gas-Phase Heterogeneous CO2 Hydrogenation Photocatalyst, Energy Environ. Sci., 2020

DOI：10.1039/D0EE01124J

https://doi.org/10.1039/D0EE01124J