近日，辽宁省能源材料与电化学重点实验室在CO₂电化学还原基础理论研究领域取得重要进展。研究成果以First-Principles Study of Bonding-Driven Selectivity in CO₂ Electroreduction on Metal–Nitrogen–Carbon Catalysts为题发表在物理化学领域老牌期刊Journal of Physical Chemistry C上。论文第一作者为2025级硕士研究生卢美旭，通讯作者为陶林副教授和安百钢教授。

CO₂电化学还原技术因反应条件温和、环境友好，在CO₂资源化利用方面具有重要应用前景，但受限于反应路径复杂、产物选择性调控困难，其规模化应用面临瓶颈。深入揭示还原反应微观机理和选择性的本质来源，是实现催化剂理性设计的关键基础科学问题。研究团队以金属-氮-碳类催化剂为研究对象，基于第一性原理计算方法，从原子尺度系统分析了金属活性位与反应中间体之间的电子结构特征和键合作用行为，提出了键合作用驱动的选择性调控机制。研究结果表明，金属-中间体间的成键强度及电子占据特征是决定反应路径和产物选择性的关键因素，这为高效、低成本CO₂电还原催化剂的理性设计提供了理论依据。

此外，团队前期围绕镍原子中心CO₂还原催化剂开展的基础研究成果以Theoretical and machine learning exploration of electronic factors governing Ni-centered CO₂ reduction catalysts为题发表在物理化学领域经典学术期刊Physical Chemistry Chemical Physics上。论文第一作者为储能科学与工程专业2022级本科生聂诗桐，通讯作者为陶林副教授和安百钢教授。该研究结合密度泛函理论计算与机器学习方法，系统分析了电子结构因素与催化性能之间的内在关联。研究结果表明，优化金属原子的配位环境，同时保持适当的活性位点密度是提高催化性能的关键。该工作与上述研究共同构成了团队在CO₂电还原催化基础理论方面的系列成果。

相关工作得到国家自然科学基金、辽宁省自然科学基金等项目支持。该系列成果的取得，不仅彰显了学院在能源催化基础研究领域的学术能力，也体现了储能科学与工程专业本科生与研究生连贯式培养的良好成效。