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由于目前人們對于電催化還原CO₂反應的陽離子作用仍不清楚，有鑒于此，捷瓦斯基拉大學Marko M. Melander、丹麥技術大學Xueping Qin等使用DFT理論計算，通過受限DFT分子動力學（cDFT-MD）和緩慢DFT分子動力學（SG-DFT-MD）研究電催化還原CO₂反應，陽離子對于外球電子轉移和內球電子轉移機理的影響。

主要內容

（1）

研究結果顯示，沒有受到陽離子影響時，只有OS-ET機理是可行的，OS-ET的能壘為1.21 eV。

當體系存在K⁺(Li⁺)時，OS-ET的能壘達到2.93 eV（4.15 eV），因此無法通過OS-ET機理進行；但是陽離子導致IS-ET機理的能壘非常低，用于形成關鍵吸附中間體物種（CO₂^δ-），在K⁺離子影響的能壘僅為0.61 eV，Li⁺離子影響的能壘僅為0.91 eV。當體系沒有陽離子，CO₂無法發生轉化為CO₂^δ-的反應。

（2）

這項研究結果說明陽離子通過與反應中間體之間的短程庫倫相互作用對反應產生影響，說明陽離子能夠調節CO₂電催化還原反應的內球和外球機理，有助于理解陽離子在CO₂電催化還原的起始步驟中起到的作用。

參考文獻

Xueping Qin, Heine A. Hansen, Karoliina Honkala & Marko M. Melander, Cation-induced changes in the inner- and outer-sphere mechanisms of electrocatalytic CO₂ reduction. Nat Commun 14, 7607 (2023)

DOI: 10.1038/s41467-023-43300-4

https://www.nature.com/articles/s41467-023-43300-4