利用可再生太陽能將二氧化碳(CO₂)光催化轉化為高價值的碳基燃料和化學原料，為解決化石資源的枯竭和不斷增加的CO₂排放問題提供了一個很有前途的解決方案，從而建立一個碳中和循環。在二氧化碳還原反應(CO₂RR)生成的各種產物中，C?C偶聯反應生成的多碳(C₂₊)產物由于其高能量密度和工業應用的商業價值而具有巨大的潛力。

其中，CH₃CH₂OH具有高能量密度、廣泛應用以及與碳基燃料儲存和分配基礎設施的兼容性等特點而受到廣泛的關注。為了實現商業上可行的CO₂RR，開發能夠通過控制反應中間體的結合能，在多維尺度上引導反應途徑走向特定產物的催化劑至關重要。

在人工光合作用中，串聯催化已成為一種有吸引力的方法，其能夠通過在不同位點的連續步驟促進CO₂還原為增值多碳(C₂₊)產物。因此，同濟大學陳作鋒和上海電力大學李和興等設計了In₂O₃/Cu-O_x(x=3和4)串聯催化劑，通過控制In₂O₃上Cu SAs的配位數來調節它們的電子相互作用，在加速OC-COH偶聯反應和提高CO₂RR產C₂₊方面具有顯著的性能。

結果表明，在純水中和沒有犧牲劑和光敏劑存在的條件下，In₂O₃負載的三配位Cu SAs在光照下展示出優異的催化活性，其乙醇產率和選擇性分別為20.69 μmol g^?1 h^?1和85.76%，并實現化學計量的O₂產生。

綜合原位表征結果，研究人員證明了In₂O₃的存在促進了*CO物種的高覆蓋率，而三配位的Cu SAs在促進OC-COH偶聯反應中發揮了關鍵作用，從而通過*OCCOH途徑生成乙醇。同時，在In₂O₃/Cu-O₃中，In和Cu通過p-d和d-d雜化誘導電子再分配，導致費米能級附近的電子密度增加，并促進活性位點和中間體之間的軌道重疊。

這種有利的結構優化了中間體的吸附，促進了電子轉移，克服了C?C偶聯排斥來生產乙醇。總之，該項研究不僅提供了一種新型的單原子基串聯光催化劑，而且還介紹了一種通過軌道雜化操縱電子相互作用來提高C₂產物產量的良好方法。

Electronic modulation of a single-atom-based tandem catalyst boosts CO₂ photoreduction to ethanol. Energy & Environmental Science, 2023. DOI: 10.1039/D3EE02643D