海洋科学与工程学院王志同副教授在Nature Communications发表研究论文

近日，海洋科学与工程学院海洋清洁能源创新团队王志同副教授在能源化学领域Top期刊Nature Communication上发表题为“Tip carbon encapsulation customizes cationic enrichment and valence stabilization for low K⁺ acidic CO₂ electroreduction”的研究论文。海南大学海洋科学与工程学院王志同副教授为论文第一作者，田新龙教授为论文共同通讯作者。

电催化二氧化碳还原反应（CO₂RR）生成甲酸（HCOOH）被认为是减少碳排放和储存间歇性可再生能源的先进碳中和技术。其中，酸性电化学CO₂还原是一种有前景的替代方法，可以用于克服传统碱性CO₂RR 中CO₂利用率低的问题。然而，过度依赖高浓度的K⁺来抑制氢析出反应也会导致碳酸盐沉淀干扰催化性能。在这项工作中，通过计算模拟的筛选和指导，我们提出了一种碳涂层的尖状In₂O₃电催化剂，只需要低浓度的K⁺即可在酸性体系中稳定且高效地催化CO₂转化合成HCOOH。碳层的引入保护了具有更高内在活性的氧化态In物种以免受还原腐蚀的影响，并且还在外围形成了尖端诱导的电场来调节不利的H⁺离子吸附和理想的K⁺离子富集。在pH为0.94的酸性电解液中，只需0.1 M的低浓度K⁺就能在300 mA cm^-2电流密度下实现98.9%的HCOOH法拉第效率（FE）以及超过100小时的长时稳定性。通过将电极放大应用到25cm²电解池中，在7 A的总电流下可以持续产生291.6 mmol L^-1 h^-1的HCOOH。这项研究提出了一种技术可行且经济价值高的方案，可以加速CO₂RR技术的工业化进程。

该项工作得到了海南大学海洋科技协同创新基金 (XTCX2022HYC04, XTCX2022HYC05)，国家自然科学基金 (22309037，52274297，52164028，22109035，11975081)、海南省重点研发项目(ZDYF2023GXJS006)、海南大学科研启动基金(KYQD(ZR)23035，20082，20008)和海南省院士创新平台(YSPTZX202315)的资助支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-56977-6