近日，化學(xué)化工學(xué)院清潔能源轉(zhuǎn)化與高效利用團(tuán)隊(duì)在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Applied Catalysis B: Environment and Energy》（影響因子IF = 20.3）發(fā)表題為“Operando unraveling the dynamic correlation between structure evolution and performance shift during CO₂ electroreduction on In₂O₃ electrodes” （DOI: org/10.1016/j.apcatb.2025.125153）的研究性論文。我校青年教師馬路山博士為該論文的第一作者和通訊作者，碩士研究生耿冬陽(yáng)為第二作者，團(tuán)隊(duì)陳靜教授和合作單位南京理工大學(xué)李強(qiáng)教授為共同通訊作者，河南工業(yè)大學(xué)為第一署名及通訊單位。

論文封面

電催化二氧化碳還原反應(yīng)（ECO₂RR）是一種利用可再生能源將CO₂轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品和燃料的極具潛力的途徑。銦（In）基催化劑，尤其是In₂O₃，在選擇性CO₂轉(zhuǎn)化制備甲酸/甲酸鹽方面展現(xiàn)出巨大潛力，但其在ECO₂RR過(guò)程中催化性能變化與動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)之間的關(guān)聯(lián)尚未被充分研究，這限制了對(duì)In₂O₃催化劑結(jié)構(gòu)-性能內(nèi)在關(guān)系的全面理解。本研究以In₂O₃氣體擴(kuò)散電極為研究對(duì)象，借助原位拉曼光譜和XRD技術(shù)，揭示了In₂O₃在催化過(guò)程中“從In₂O₃到In再到In(OH)₃”的結(jié)構(gòu)演變及其與性能之間的動(dòng)態(tài)構(gòu)效關(guān)系。研究還發(fā)現(xiàn)，大電流電解會(huì)引發(fā)In₂O₃電極的劇烈重構(gòu)和親水性轉(zhuǎn)變，從而顯著抑制CO₂還原選擇性。團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出一種通過(guò)小電流預(yù)演化構(gòu)建穩(wěn)定多孔In(OH)₃催化界面的策略，使得在500 mA cm^-2的電流密度下，甲酸鹽法拉第效率達(dá)到88.7%，遠(yuǎn)高于初始樣品的19.6%。該成果不僅闡明了In₂O₃催化劑的原位動(dòng)態(tài)構(gòu)效關(guān)系，更為設(shè)計(jì)高效穩(wěn)定的電催化體系提供了理論指導(dǎo)，有望推動(dòng)CO₂轉(zhuǎn)化技術(shù)向工業(yè)化應(yīng)用邁進(jìn)。

文章圖片摘要（圖片來(lái)源：Applied Catalysis B: Environment and Energy）

該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（52106248, 51888103和52402359）和河南工業(yè)大學(xué)自科創(chuàng)新基金（2022ZKCJ01）等項(xiàng)目的資助，同時(shí)也得到了化學(xué)化工學(xué)院清潔能源轉(zhuǎn)化與高效利用科研團(tuán)隊(duì)的大力支持。近年來(lái)，河南工業(yè)大學(xué)及化學(xué)化工學(xué)院始終高度重視科研平臺(tái)與科研團(tuán)隊(duì)建設(shè)，持續(xù)發(fā)力，積極為師生搭建優(yōu)質(zhì)科研環(huán)境，提供充足科研資源，并全力促進(jìn)各團(tuán)隊(duì)間的深度合作與廣泛交流。該成果的發(fā)表將助力我?！半p一流”創(chuàng)建，進(jìn)一步提升我?；瘜W(xué)化工及相關(guān)學(xué)科在國(guó)際上的學(xué)術(shù)知名度和影響力。