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直接还原CO
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制备甲酸是未来化学工业的重要基础，具有重要意义。由于高活性、高选择性电催化剂的严重缺乏，导致CO
2
直接还原技术的发展受到限制。
基于此，
中国科学院化学研究所李玉良院士等人
以石墨炔（GDY）负载的金属氧化物量子点（QDs）为理想模型，结合DFT计算和高通量筛选，确定了具有高CO
2
RR活性和选择性的目标催化剂。
理论上预测GDY负载的氧化铟量子点（InO
x
/GDY）是一种具有最佳CO
2
RR性能的新型异质结构电催化剂。
通过DFT计算，作者研究了MO
x
/GDY对CO
2
RR的活性。MO
x
/GDY催化剂对CO
2
RR→HCOOH反应的活性由速率决定步骤的吉布斯自由能变化表示（ΔG
max
），其中ΔG
max
越低，表明CO
2
RR→HCOOH的途径在能量上更有利。适度的HCOO*吸附能力是实现CO
2
RR→HCOOH高效过程的首选条件。当E
ads-HCOO*
值约为-3.19 eV时，MO
x
/GDY催化剂的催化活性最高，ΔG
max
值最小。结果表明，E
ads-HCOO*
是预测MO
x
/GDY产生HCOOH的CO
2
RR活性的良好描述符。
此外，作者比较了不同MO
x
/GDY催化剂上CO
2
RR→HCOOH（ΔG
max
(CO
2
RR→HCOOH)）和CO
2
RR→CO（ΔG
max
(CO
2
RR→CO)）的速率决定步骤中的吉布斯自由能。在上部区域，CO
2
RR→HCOOH通路更有利，而在下部区域，CO
2
RR→CO途径更有利。
结果表明，大多数MO
x
/GDY催化剂表现出较高的CO
2
RR选择性，优选产生HCOOH而不是副产物CO。作者还发现MO
x
/GDY催化剂的选择性也与E
ads-HCOO*
密切相关。在-3.95 eV至-2.20 eV范围内，由于ΔG
max
(CO
2
RR→HCOOH)和ΔG
max
(CO
2
RR→CO)之间的差值几乎为负，HCOOH的形成比CO的形成更有利。
Theoretical Prediction Leads to Synthesize GDY Supported InO
x
Quantum Dots for CO
2
Reduction.
Angew. Chem. Int. Ed.,
2024
, DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202318080.
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