一天两篇顶刊！他，16岁上西安交大，博毕8年获「国家杰青」！两院院士，新发AFM！

高效调控光还原CO₂的反应路径以获得所需产物是一项极其艰巨的任务。设计CO₂吸附、活化和调节反应路径的活性位点是解决这一挑战的关键。

2024年12月26日，西安交通大学郭烈锦院士、刘亚副研究员在国际期刊Advanced Functional Materials发表题为《Decrypting the Controlled Product Selectivity over Tunable Ni─Co Bimetallic Alloy for Photoreduction CO₂》的研究论文，Xiaofeng Kang、Zhizhong He为论文共同第一作者，郭烈锦院士、刘亚副研究员为论文共同通讯作者。

郭烈锦，西安交通大学教授，中国科学院院士（2017），发展中国家科学院院士（2021），国家杰青（1997）。1963年出生，1983年和1989年本博毕业于西安交通大学，随后在工程热物理研究所任教，历任助教、讲师、教授。1992年进入动力工程多相流国家重点实验室，历任分室副主任、副主任、主任。2003年担任西安交通大学院长。

郭烈锦院士主要从事能源动力多相流及氢能科学技术的研究。针对化石能源洁净高效、可再生能源高效低成本的转化利用的科学前沿和国家重大需求，建立了复杂多相流及能质传输和转化、多相流测控和流动安全保障等的理论，创建了超临界水蒸煤制氢、太阳能光催化多相连续流制氢等能源转化利用的新理论新方法，成功应用于热能动力、航天、海洋石油等多个领域，取得系统性创新性成果。

他已在NAT COMMUN、NAT ENERGY、CHEM REV、JACS、IJMF、IJHE等多个国内外著名学术期刊发表论文900余篇，其中SCI收录580余篇。

刘亚，西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室副研究员。2018年取得西安交通大学博士学位。2015年-2016年以联合培养身份在美国加州大学伯克利分校、劳伦斯伯克利国家实验室Joel Ager课题组进行合作研究。

刘亚的研究方向主要包括：太阳能驱动的二氧化碳还原制碳氢燃料或高价值化学品、能源转化过程第一性原理/分子动力学/多物理场数值模拟分析、太阳能驱动的海水淡化及综合利用。截至2017年11月，他已发表高水平期刊发表SCI论文40余篇，公示及授权国家发明专利7项。

在这里，研究人员采用合金合成策略，通过不对称耦合不同比例的Ni和CO负载在晶体氮化碳（CCN）上，开发了光还原CO₂为HCOOH和CO的高选择性位点，并通过高分辨率透射电镜（HRTEM）成像、X射线衍射（XRD）图谱和X射线光电子能谱（XPS）证实了这一点。

原位傅里叶变换红外光谱表明，关键中间体*OCHO到HCOOH的路径更倾向于在Ni位点形成，而*COOH到CO的路径更倾向于在CO位点产生，两个关键中间体的特征峰强度在NiCo双金属的协同效应下更强，这一点通过理论计算得到了进一步验证。

因此，优化的Ni_xCo_y合金在无牺牲剂条件下，HCOOH的选择性为98.5%(产率为194.5 µmol g^-1 h^-1)， CO的选择性为85.4%（产率为144.8 µmol g^-1 h^-1）。

图1：Ni_xCo_y-CCN合金的制备和结构表征

图2：Ni_xCo_y–CCN的电子结构和载流子分离/转移动力学

图3：Ni_xCo_y–CCN中Ni和Co的局部配位结构和电子环境

图4：Ni_xCo_y-CCN的光催化CO₂还原反应性能

图5：所制备光催化剂的光还原CO₂性能

图6：Ni_xCo_y-CCN的CO₂吸附和光催化机理

图7：Ni_xCo_y-CCN光催化CO₂还原过程的反应机理

综上，作者研究了通过调控Ni-Co双金属合金的比例来实现对光催化还原二氧化碳（CO₂RR）产物选择性的精确控制，成功开发了在无牺牲剂条件下，对HCOOH和CO具有高选择性、高产率的光催化剂。

研究表明，通过合金化策略，可以显著提高CO₂光还原反应的活性和产物选择性，这对于开发高效、低成本的CO₂光还原系统具有重要意义，为太阳能驱动的CO₂转化提供了新的视角，并为实现可持续的碳资源循环和能源供应开辟了新途径。

Decrypting the Controlled Product Selectivity over Tunable Ni-Co Bimetallic Alloy for Photoreduction CO₂, Advanced Functional Materials, 2024. https://doi.org/10.1002/adfm.202419802.