将CO₂转化为碳基产品(如CO、甲烷和甲醇)是解决全球变暖和能源危机问题的一种很有前途的方法。其中，光催化CO₂还原因其可持续发展的特性而取得了相当大的进展。然而，目前人们大多只注重提高光催化产率，CO₂光还原产物选择性差的问题通常被忽视。因此，设计一种同时具有高的CO₂光还原产率和选择性的催化剂具有重要意义。

近日，吉林大学黄科科课题组采用水热法和连续光沉积两步法制备了一系列Cu/TiO₂光催化剂，通过调节Cu/TiO₂复合材料中光沉积Cu的量来调节Ti的t_2g轨道占据状态以实现高效的光催化CO₂转化。

实验结果表明，Cu/TiO₂-3材料表现出了最佳的性能，这是由于TiO₂和Cu相互作用改变了催化剂的电子结构，由TiO₂和Cu的最佳组合之间的强相互作用所带来的Ti t_2g轨道占用率导致高的光催化CO₂还原性能(促进了电荷的传输)，因此Cu/TiO₂-3上的CO产率高达15.27 μmol g^-1h^-1。

此外，密度泛函理论(DFT)计算结果证实了Cu/TiO₂-3的最佳催化活性是由于界面之间的电荷分布不均匀和CO生成的最小吉布斯自由能垒造成的，并且该现象发生的主要原因是这种发生由于两相的强相互作用和Cu 3d和Ti 3d的轨道杂化，导致在界面上有大量的电荷转移。因此，我们的工作为调节复合催化剂的电子结构以实现高效的光催化提供了一个生动的案例。

Modulating Ti t_2g Orbit-occupancy in Cu/TiO₂ Composite for Selective Photocatalytic CO2 Reduction to CO. Angewandte Chemie International Edition, 2022. DOI: 10.1002/anie.202207600