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光催化CO₂還原反應是合成高附加值燃料或化學品、實現碳中和的一種有前景的方法。一般來說，一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)和甲酸(HCOOH)等C₁燃料是CO₂還原的常見產物。相比之下，C₂產品如乙炔(C₂H₂)、乙烯(C₂H₄)、乙烷(C₂H₆)、乙醇(CH₃CH₂OH)和乙酸(CH₃COOH)更有價值，因為它們具有更高的能量密度和廣泛的應用。然而，目前關于非銅催化劑生成C₂產物的報道很少，而且這些催化劑的選擇性很低。

基于此，同濟大學陳作鋒課題組將中空六角形微管結構的In₂O₃部分磷化形成富界面In₂O₃/InP(r-In₂O₃/InP)，用于選擇性光催化CO₂還原成CH₃COOH。

在可見光照射和無需任何犧牲劑的條件下，r-In₂O₃/InP上CO₂光還原為CH₃COOH的產率為96.7 μmol g^?1，以及選擇性>96%，并且能夠將水氧化為O₂。

此外，光催化CO₂還原反應連續進行5個循環(持續50小時)，該材料的催化活性保持在原來的91.7%，形態和晶體結構基本沒有變化，表明r-In₂O₃/InP具有較高的催化穩定性。在¹³CO₂標記的GC-MS實驗中，m/z=61的信號對應于¹³CH₃¹³COO^?，表明CH₃COOH確實是由光催化CO₂還原產生的。

光譜表征結果顯示，引入P形成InP可以調節In₂O₃周圍的配位環境，形成O?In?P非對稱界面；這種r-In₂O₃/InP異質結構具有界面兼容性，可以通過界面傳導調控電子密度。

X射線吸收近邊結構(XANES)光譜和密度泛函理論(DFT)的計算結果表明，由于O?In?P對稱界面上電子結構的不同，In 3d的電子軌道密度和電荷極化均有所增強，并且In界面的豐富活性位點和極化作用有效地抑制了C?C耦合過程中的偶極-偶極斥力，極大地促進了多質子電子轉移以實現將CO₂還原成C₂產物。這項工作報道了催化劑界面對銦基光催化劑選擇性CO₂光還原為CH₃COOH的促進作用，為制備界面極化位點以促進CO₂還原為C₂產品提供了范例。

Selective CO₂?Photoreduction to Acetate at Asymmetric Ternary Bridging Sites. ACS Nano , 2023. DOI: 10.1021/acsnano.2c11977