由于多個電子轉移過程的緩慢動力學和競爭性析氫反應（HER），將CO₂轉化為具有高活性和選擇性的清潔燃燒燃料（如CH₄）仍然是一個巨大的挑戰。基于此，北京化工大學宋宇飛教授（通訊作者）等人報道了表面活性劑（C₁₁H₂₃COONa、C₁₂H₂₅SO₄Na、C₁₆H₃₃SO₄Na）嵌入NiAl-層狀雙氫氧化物（NiAl-LDH）的制備，導致形成具有彎曲形態的LDH-S1（S1=C₁₁H₂₃COO^?）、LDH-S2（S2=C₁₂H₂₅SO₄^?）和LDH-S3（S3=C₁₆H₃₃SO₄^?）。對比NiAl-LDH，LDH-S2在CO₂光還原反應（CO₂PR）中表現出更高的CH₄選擇性（83.07%）和更低的HER活性（3.84%）。

作者構建了有缺陷的LDH-S2和無缺陷的NiAl-LDH模型，以研究LDH-S2的晶格壓縮結構及其在CO₂PR中的反應機理。對比NiAl-LDH，LDH-S2的金屬-O鍵和O-H鍵長度減小，表現出壓縮晶格應變結構，與HRTEM、EXAFS和XRD結果一致。從LDH-S2的態密度（DOS）發現，在禁區中存在一個中間態，與缺陷態一致。

此外，對比NiAl-LDH，在C DOS中，LDH-S2的插層陰離子中C的電子態與主層Ni的電子態耦合明顯，與C XPS結果一致。進一步優化所有可能的中間體，得到了LDH-S2和NiAl-LDH上CO₂PR到CH₄的自由能圖。對比無缺陷NiAl-LDH，CO₂PR中LDH-S2的速率決定步（RDS）能壘降低約0.134 eV。LDH-S2上H2演化的自由能勢壘為3.58 eV，證實了副產物H₂的演化受到抑制。

Dual Engineering of Lattice Strain and Valence State of NiAl-LDHs for Photoreduction of CO₂ to Highly Selective CH₄. Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202205770.

https://doi.org/10.1002/smll.202205770.