酸性电解质条件下的CO2电还原制甲酸可有效避免碱性环境中的碳损失与盐沉淀等问题，因而极具吸引力。然而，酸性环境中剧烈的竞争性析氢反应（HER）制约了甲酸的选择性。传统策略侧重于通过抑制水的解离来降低HER的影响，但CO2还原本身也是一个需要水提供质子源参与的复杂过程，因此，抑制HER的同时也限制了甲酸的合成效率。锡基催化剂虽在酸性介质中表现出一定的催化潜力，却始终难以在高选择性与高电流密度之间取得平衡，这一核心矛盾直接延缓了其产业化进程。

近日，多学科中心邢雪青副研究员团队研发了一种氧化铟改性的二氧化锡/石墨烯复合催化剂（In2O3/SnO2@rGO-2），该材料在电催化二氧化碳制备甲酸反应中，同步实现了高选择性与高电流密度。在pH=1的酸性电解液中，该催化剂在700 mA cm-2的电流密度下，甲酸法拉第效率高达98.3%，单程碳转化效率为74.1%，此外，该催化剂在膜电极组件反应器中展现出优异的稳定性，可连续运行超过600小时，如图1所示。该成果发表在材料领域国际顶刊《先进功能材料》（Advanced Functional Materials, DOI:10.1002/adfm.202529166）。

图1. 二氧化碳—甲酸转化性能分析

图2 甲酸生成路径示意图

该研究采用多种先进表征技术阐明了催化机理。原位红外光谱与电化学阻抗分析证实，氧化铟的引入可显著增强界面水的活化效率，促进H活性物种生成的同时，可抑制析氢副反应的发生。密度泛函理论计算进一步揭示，引入氧化铟组分可显著降低二氧化碳质子化生成关键中间体*OCHO的能垒，从而有效提升反应动力学性能，如图2所示。

这项研究提出了一种适用于酸性体系的高效、高选择性电催化还原二氧化碳制甲酸的新材料设计策略，并基于系统性机理分析，为理性设计高性能的二氧化碳还原电催化剂提供了关键理论依据。相关成果具备显著的工业化放大前景，有望推动二氧化碳资源化利用与碳中和技术的实际应用进程。

多学科研究中心吴忠华/邢雪青研究团队长期关注同步辐射技术发展及其在双碳、纳米药物等领域的应用研究，2025年在AFM（2篇）、Chem Catalysis、J. Colloid Interf. Sci.等国际期刊上发表多项相关研究成果，如氟掺杂的s区金属镁单原子催化剂（AFM2025，DOI:10. 1002/adfm.202529166）和含氧空位氧化锌纳米棒的高效CO2到CO的催化转化（Chem Catalysis2025, 5, 101192）。此外，方法学方面发表ASAXS理论及应用综述文章一篇（Sci China Mater 2025，国内1区期刊）。