化石燃料的過度消耗造成了能源危機(jī)以及二氧化碳的大量釋放，這對(duì)環(huán)境安全和氣候變化構(gòu)成了重大威脅，因此開發(fā)**的方法(酶催化、光催化、熱催化、電化學(xué)還原)來消耗大氣中過多的二氧化碳并將其轉(zhuǎn)化為可再生的碳基燃料或化工原料以緩解能源短缺引起了廣泛的興趣。其中， CO₂電化學(xué)還原 (CO₂ RR)被認(rèn)為是將CO₂轉(zhuǎn)化為甲酸(HCOOH)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)、乙醇(C₂H₅OH)和甲醇(CH₃OH)等多種產(chǎn)物的具吸引力和環(huán)保性的方法。**，各種各樣的電催化劑，包括金屬、金屬合金、金屬氧化物、金屬硫化物及其雜化物已被廣泛報(bào)道用于CO₂RR，而SnO₂由于具有無毒、儲(chǔ)量豐富和催化活性高等優(yōu)點(diǎn)，其作為CO₂ RR電催化劑引起了人們的廣泛關(guān)注。

與此同時(shí)，近年來的研究表明，由于電催化反應(yīng)通常只涉及催化劑表面與電解液接觸的幾層原子，因此材料表面對(duì)其電催化性能尤為重要。調(diào)控材料表面如引入致密的介孔結(jié)構(gòu)可以增加其比表面積，暴露更多的反應(yīng)位點(diǎn)，提高電解質(zhì)的可接觸性。同時(shí)，豐富的的介孔結(jié)構(gòu)也可以為表面摻雜和改性提供理想的平臺(tái)。而從結(jié)構(gòu)的角度來看,不同功能模塊在空間上的不同排列將影響它們的相互作用和性質(zhì)。就SnO₂材料而言，其作為一種高性能CO₂ RR催化材料研究甚廣，但通過一種簡(jiǎn)單而**的途徑來控制SnO₂的介孔表面，并在一個(gè)體系內(nèi)同步控制其維度/架構(gòu)，仍具有高度挑戰(zhàn)性。

近期，華東師范大學(xué)劉少華研究員與浙江大學(xué)侯陽研究員合作，利用軟模板協(xié)同自組裝法成功地實(shí)現(xiàn)了SnO₂的維數(shù)和介觀結(jié)構(gòu)的同步控制，通過調(diào)整含氟表面活性劑疏水鏈長度, 分別獲得了平均尺寸為165 nm的零維SnO₂納米球和厚度為22.5 nm的二維SnO₂納米片，并成功實(shí)現(xiàn)在二者表面裝飾有序的介孔陣列 (孔徑為16 nm)，隨后的熱處理形成了分級(jí)孔，進(jìn)一步提高了其比表面積(96.8 mg ^-1)和結(jié)晶性。通過SEM,AFM,TEM,BET,XPS,XRD, FT-IR等表征手段明確了其形貌，組成和結(jié)構(gòu)。合成的介孔SnO₂納米片作為二氧化碳電還原催化劑表現(xiàn)出良好的選擇性、較好的穩(wěn)定性和法拉第效率 (FE) ，甲酸和C₁產(chǎn)物（甲酸+一氧化碳）的法拉第效率分別達(dá)到90.0%和97.4%，這歸因于其維度的優(yōu)化和介孔結(jié)構(gòu)的引入。

本工作不僅以簡(jiǎn)單的方法開發(fā)出選擇性、效率和穩(wěn)定性**的CO₂ RR電催化劑，而且為通過模板誘導(dǎo)的自組裝技術(shù)實(shí)現(xiàn)層次化功能材料的可控構(gòu)建開辟了道路。相關(guān)論文在華東師范大學(xué)物理與電子科學(xué)學(xué)院劉少華研究員和浙江大學(xué)化工學(xué)院侯陽研究員指導(dǎo)下完成，近期發(fā)表于Wiley旗下材料科學(xué)**期刊Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.202002092），本課題該項(xiàng)目得到了國家自然科學(xué)基金委的資助，也得到了華東師范大學(xué)所提供的大力支持。