在近中性或碱性介质中，二氧化碳（CO₂）与氢氧根（OH^-）{attr}3132{/attr}生成碳酸盐（CO₃^2-），严重限制了CO₂电还原的能量和碳效率。

基于此，瑞士洛桑联邦理工学院胡喜乐教授等人报道了一种通过利用碱性阳离子抑制析氢反应（HER）的方法，在强酸性介质（pH=1.0）中展示了高效的CO₂电还原，其法拉第效率（FE）高达90%。

在文中，作者将这种方法应用于三类具有代表性的催化剂，即碳负载的SnO₂、Au和Cu纳米颗粒（SnO₂/C、Au/C和Cu/C），它们可用于产生甲酸、CO和碳氢化合物，分别作为CO₂电还原的主要产物，其中生成甲酸和CO的法拉第效率（FE）高达90%。

通过模拟和分析表明，阴极双层中的碱金属阳离子有效地屏蔽了扩散层中的电场，抑制了水合氢离子向阴极的迁移，从而降低了外Helmholtz平面（OHP）中水合氢离子的浓度，进而有效的抑制了HER。同时，阳离子增强了Stern层的电场，并稳定了CO₂还原过程中的关键中间体，以促进CO₂还原。

该工作不仅证明了利用碱性阳离子抑制HER以促进CO₂还原策略对于各种催化剂和阳离子具有通用性，而且揭示了阳离子诱导的电场调制是阳离子效应的促进机制。

Modulating electric field distribution by alkali cations for CO₂ electroreduction in strongly acidic medium. Nature Catalysis, 2022, DOI: 10.1038/s41929-022-00761-y.

https://doi.org/10.1038/s41929-022-00761-y.