纳米多孔金属作为电催化剂使用时表现出了优异的性能。独特的连续孔道结构特性、高比表面积以及良好的导电性使得多孔金属材料在电催化领域享有得天独厚的优势。传统制备多孔金属的方法多依赖高温、高压、外加电压或者复杂的前驱体模板，因此急需探索一种简单、节能的制备多孔金属的方式。
近日，吉林大学崔小强教授和哈尔滨师范大学赵景祥教授在Science China Materials上发表题为“RoomTemperature Liquid Metal Synthesis of Nanoporous Copper-Indium HeterostructuresYields Efficient Carbon Dioxide Reduction to Syngas”的文章，设计了一种利用液态金属在室温下合成纳米多孔铜铟异质结构电极的方法，并且将其成功应用于高性能二氧化碳转化合成气。
该工作报道了一种利用共熔镓铟合金和铜基底制备而成的自支撑铜铟双金属多孔异质结构材料。通过液态金属EGaIn与泡沫铜在室温下反应，先合金化而后进行去合金化，成功制备了具有多孔结构的铜铟异质结构金属。该多孔铜铟异质结构电催化剂具有良好的二氧化碳转化为合成气的性能。通过调整工作电压，可以使氢气和一氧化碳的比例控制在0.47-2.0之间，且该催化剂非常稳定，经过70小时连续测试后仍保持96%的工作电流密度。
密度泛函理论计算表明，得益于铜铟异质结构的存在，铜表面电荷发生了转变，形成了Cuδ和Cu等不同位点，从而协同作用分别增强了催化剂生成一氧化碳和氢气的能力。
图1 利用液态金属制备多孔金属的过程及其SEM形貌图片
图2 密度泛函理论表明表面电荷转移诱导界面协同效应
这项工作提出了一种新的利用液态金属制备异质结构多孔金属的方法，并成功结合理论计算加以说明性能提升的本质原因，为多孔金属异质结构电催化剂的设计提供了新思路。
【基金支持】This work was supported by theNational Natural Science Foundation of China (51872116 and 12034002), theProject for Self-Innovation Capability Construction of Jilin ProvinceDevelopment and Reform Commission (2021C026), the Program for JLU Science andTechnology Innovative Research Team (JLUSTIRT-2017TD-09), the Science andTechnology Development Program of Jilin Province (20190201233JC), and theFundamental Research Funds for the Central Universities.