大连化物所发现二氧化碳电催化还原制甲酸双火山曲线

　　近日，中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室理论催化创新特区研究组肖建平研究员团队与浙江大学侯阳教授、美国纽约州立大学布法罗分校武刚教授合作，在二氧化碳电催化还原制甲酸的研究中取得新进展。

　　在固体催化材料表面发生的化学反应都遵循Sabatier原理，即当催化剂的反应性太强时，反应受到脱附、扩散、耦合等基元步骤的影响，造成其活性较低；而当催化剂的反应性太弱时，反应物难以吸附，也难以解离活化，也会致使催化活性相对较低。因此，为达到催化反应的最优反应活性，唯一的方法就是选择一个适中的反应性。

大连化物所发现二氧化碳电催化还原制甲酸双火山曲线

　　研究证明，二氧化碳电催化还原制备甲酸过程遵循甲酸根（HCOO*）反应机理，即二氧化碳先质子化得到甲酸根（HCOO*），甲酸根再质子化得到甲酸（HCOOH）。过去，科研人员普遍认为，二氧化碳先质子化得到羧基（COOH*）过程只会产生CO，而不会得到甲酸。但是，此次理论研究表明，从反应网络和能量最优算法分析，在低电压下大量的金属表面均是通过羧基（COOH*）过程得到甲酸，这解释了金属Pd上面二氧化碳电催化还原的特殊现象。该理论研究结果也与碱式碳酸铅表面的双火山曲线一致（Nat. Commun，2020）。

　　本工作揭示了在具有反应复杂网络的情况下，由于反应路径的差异，传统的火山型曲线难以存在，取而代之的应该是多个顶点共存的火山型曲线。

　　相关成果发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。该工作得到了国家自然科学基金、中科院B类先导专项“功能纳米系统的精准构筑原理与测量”和辽宁省“兴辽英才计划”等项目的支持。