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將CO₂廢物電催化轉(zhuǎn)化為液體燃料是促進(jìn)碳中和和可持續(xù)能源循環(huán)的最有前途的方法之一。設(shè)計和篩選高效的電催化劑以同時降低二氧化碳還原反應(yīng)（CO₂RR）所需的過電位，提高產(chǎn)物的選擇性和電流密度仍然是具有挑戰(zhàn)性的。

基于此，福州大學(xué)龍金林研究員，溫娜，趙繼武（共同通訊作者）等人通過理論計算揭示了In₄SnS₈的S缺陷通過調(diào)節(jié)局域電子結(jié)構(gòu)促進(jìn)CO₂吸附和活化的積極作用。

本文通過DFT計算了In₄SnS₈(110)和含S缺陷的V-In₄SnS₈(110)上CO₂加氫生成HCOOH的吉布斯自由能。

CO₂在In₄SnS₈(110)上的水平吸附很弱，CO和HCOOH兩條路徑的吉布斯自由能在后期呈現(xiàn)下降趨勢，其中CO₂還原為HCOOH在熱力學(xué)上是更優(yōu)勢的路徑。

由于電子結(jié)構(gòu)的變化，S缺陷的引入不僅有利于優(yōu)先將CO₂分子錨定在缺陷位上，而且還能將吸附能降低到0.46 eV，同時還降低了CO₂還原為HCOOH的勢壘。

通常情況下，表面缺陷不僅增加了周圍的無序性，而且還調(diào)制了局域電子結(jié)構(gòu)。電子結(jié)構(gòu)分析表明，通過引入表面S缺陷來調(diào)制電子結(jié)構(gòu)，不僅有利于提高CO₂分子的吸附和活化，而且減小了關(guān)鍵中間體的自由能，從而提高了HCOOH的選擇性。

Theory-Guided S-Defects Boost Selective Conversion of CO₂?to HCOOH over In₄SnS₈?Nanoflowers.?ACS Catal.,?2023, DOI: 10.1021/acscatal.2c05957.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.2c05957.