二氧化碳(CO₂)浓度的增加对环境造成了一系列不利影响，因此利用可再生能源将其转化为增值的化工产品是抑制大气中CO₂持续上升的有效途径，其中电化学还原CO₂(CO₂RR)因其可控的转化效率而备受关注。但CO₂RR过程往往伴随着竞争性的析氢反应(HER)，因此可以利用HER和CO₂RR制备合成气(CO/H₂)来生产费托合成的关键原料——甲醇。Cu被认为是一种能将CO₂转化为各种化学产物的有效元素，但Cu基材料的法拉第效率(FE)仍然远远不能令人满意。因此，将其他金属与Cu结合以获得CO₂RR的目标产物被认为是解决上述障碍的有效策略。

鉴于此，我院王娟副教授成功制备了相和结构可控的Cu/In₂O₃纳米颗粒（Cu/In₂O₃ NPS）并将其作为CO₂RR电催化剂。其中Cu/In₂O₃ NPS-H₂在较宽电位范围内的CO/H₂比值保持恒定且总的FE始终维持在90%以上。

通过XRD和TEM等表征方法证明在H₂氛围下进行热处理能使得Cu/In₂O₃ NPs/C由原始的异质结构转变为以Cu为核和非晶态的In₂O₃为壳的核壳结构(Cu/In₂O₃ NPs/C-H₂)。而XPS进一步证明Cu与In₂O₃之间存在着电子转移且发生了较强的电子相互作用。因此，在0.1 M KHCO₃中进行CO₂RR测试时，Cu/In₂O₃ NPs/C-H₂表现出稳定的合成气(CO/H₂)比值（1/2）和高的FE（≥90%）。

基于上述结果，提出了一种可能的机理：CO₂分子吸附在Cu/In₂O₃ NPs/C表面时会与H⁺结合形成OCHO^*中间体，然后以甲酸的形式解吸附。剩余的中间体将继续与H⁺偶联生成水，同时释放CO。然而，当异质结的Cu/In₂O₃ NPs/C转变为非晶态In₂O₃包覆的Cu核壳结构(Cu/In₂O₃ NPs/C-H₂)后，电催化剂将由甲酸选择性转变为CO选择性。

因此，本工作通过对相和结构的合理设计，达到了电化学还原CO₂生产高效合成气的目的，为高性能CO₂RR电催化剂的设计提供了思路。

相关论文以“Amorphization-activated Copper Indium Core-shell Nanoparticles to Achieve Stable Syngas Production from Electrochemical CO₂ Reduction”为题发表在ChensusChem上（JCR 1区，Top，IF=9.14）。温州大学为第一通讯单位，我院本科生沈杰怡为第一作者，我院金辉乐教授、王娟副教授和陈佳东博士后为通讯作者，相关工作受到国家自然科学基金项目的资助。

原文连接：//chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cssc.202201350