金屬氧化物催化劑中氧空位的合理設(shè)計(jì)，能夠通過影響催化劑的電化學(xué)活性表面積和微電子結(jié)構(gòu)來調(diào)節(jié)催化性能。然而，精確控制和調(diào)節(jié)催化劑表面氧空位的濃度和均勻性仍然沒有得到充分的探索和闡明。

基于此，電子科技大學(xué)董帆和趙小麗等提出了一種低溫退火氣氛輔助調(diào)節(jié)In₂O₃納米棒氧空位濃度的方法，制備一系列不同氧空位濃度的In₂O₃納米棒，以有效地電催化CO₂還原成甲酸鹽。

XPS、EPR和XAFS表征結(jié)果表明，在氫氣氛中(R-In₂O₃)的熱處理比在氨氣氛中(P-In₂O₃)和空氣中(In₂O₃)引入了更多的氧空位缺陷，氧空位濃度的順序?yàn)椋篟-In₂O₃>P-In₂O₃> In₂O₃。密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明，氧空位可以降低CO₂活化的能壘，同時(shí)增強(qiáng)*HCOO中間體在In₂O₃表面的吸附，從而促進(jìn)CO₂向甲酸鹽的轉(zhuǎn)化。

性能測(cè)試結(jié)果顯示，在整個(gè)電位窗口內(nèi)，R-In₂O₃催化劑的甲酸酯產(chǎn)量遠(yuǎn)高于In₂O₃和P-In₂O₃催化劑；R-In₂O₃在?1.27 V時(shí)的最大FE_甲酸鹽值為91.2%，遠(yuǎn)高于In₂O₃(65.5%)和P-In₂O₃(79.8%)，表明氧空位濃度的增加提高了甲酸鹽的選擇性，抑制了競(jìng)爭(zhēng)性CO生成和析氫反應(yīng)(HER)。

此外，R-In₂O₃在?1.40 V的電位下達(dá)到22.1 mA cm^?2的最大甲酸鹽部分電流密度，超過In₂O₃(15.4 mA cm^?2)和P-In₂O₃(16.3 mA cm^?2)，并且其能夠在高電流密度下連續(xù)進(jìn)行CO₂RR反應(yīng)80小時(shí)，表現(xiàn)出較高的循環(huán)穩(wěn)定性。綜上，該項(xiàng)研究不僅為有效調(diào)節(jié)金屬氧化物中氧空位的濃度提供了一種簡(jiǎn)便的策略，而且有利于人們了解高性能CO₂RR的In₂O₃基催化劑的結(jié)構(gòu)-性能相關(guān)性。

Unraveling the Influence of Oxygen Vacancy Concentration on Electrocatalytic CO₂ Reduction to Formate over Indium Oxide Catalysts. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.2c06228