随着全球“碳中和”的推进，研究和开发具有高活性和选择性的二氧化碳电还原催化剂具有迫切的现实意义和应用前景。当前，二氧化碳还原电催化剂的研究仍主要聚焦于贵金属如金、银、铜和铂等。这些贵金属催化剂存在催化活性低、产物选择性差以及析氢效率高等问题。
内蒙古大学物理科学与技术学院的龙副教授及其团队，通过第一性原理计算模拟，创新性地提出了双金属单层电催化剂表面的“双位泛函”机制。该机制能有效抑制析氢副反应，提高二氧化碳还原为甲酸产物的活性和选择性。合成具有超薄壳层的双金属电极仍是一大挑战。针对此难题，研究团队首次提出利用过渡金属碳化物和氮化物作为贵金属单层的衬底。这种衬底不仅能保留“双位泛函”的优势，还能显著提升催化剂的电化学稳定性。
实验证明，这种新型催化剂结构中存在氢与衬底的反键相互作用。这种相互作用打破了吸附氢与二氧化碳还原中间物的能量线，为提升电化学二氧化碳还原性能提供了新的途径。研究团队还通过理论模拟预测了一系列具有高选择性的新型电催化剂，对今后二氧化碳电还原研究具有重要的指导意义。
