厉害！他，武汉理工副校长/「国家杰青」，联手奥大青年教授，发表第23篇Nature子刊！

2025年2月25日，武汉理工大学罗雯副教授、麦立强教授、朱杰鑫博士、奥克兰大学王子运教授在国际顶级期刊Nature Communications发表题为《Activating inert non-defect sites in Bi catalysts using tensile strain engineering for highly active CO₂electroreduction》的研究论文，Xingbao Chen、陆瑞虎为论文共同第一作者，罗雯副教授、朱杰鑫博士、王子运教授、麦立强教授为论文共同通讯作者。

罗雯，武汉理工大学副教授。2013年、2018年在武汉理工大学取得学士、博士学位，随后就职于武汉理工大学。

罗雯副教授的主要研究方向为电化学储能材料、微纳器件物理、原位表征技术。

朱杰鑫，武汉理工大学直博生，2018年本科毕业于武汉理工大学，2018年至今于麦立强教授课题组直博，现于英国伦敦大学学院Ivan Parkin教授/Paul Shearing教授/何冠杰教授课题组联合培养。

迄今为止已参与发表SCI论文三十余篇，论文引用一千余次，以第一作者/共同第一作者发表SCI论文5篇，包括JACS、Energy Storage Materials、ACS AMI、Energy Environmental Materials等。主要研究方向为电催化剂的配位结构优化等，涉及CO₂RR、OER、MOR等反应体系，擅长各种原位表征如原位红外/拉曼、原位XAS的测试和数据分析。

王子运，2012年本科毕业于华东理工大学，2015年博士毕业于英国女王大学，师从胡培君教授和ChrisHardacre教授。

王子运教授主要研究方向包括二氧化碳电还原的理论计算、人工智能辅助多相催化设计和表面微动力学。以通讯作者或（共同）第一作者发表文章45篇，其中Nature2篇，Nature Catalysis5篇，Nature Energy2篇，Nature Communications 4篇，J. Am. Chem. Soc. 7篇，Angew.Chem. 4篇。

麦立强，首席教授，国家杰青，国家高层次人才、副校长、俄罗斯工程院外籍院士、英国皇家化学会会士。1998年本科毕业于太原理工大学，2001年硕士毕业于桂林工学院（现桂林理工大学），2004年毕业于武汉理工大学，师从陈文教授。

麦立强教授主要研究方向为储能材料与器件，在Nature（3篇）、Science（1篇）等刊物发表SCI论文566篇，其中以第一或通讯作者发表Nature 2篇、Nature子刊及Cell子刊17篇，SCI他引1000次以上1篇、800次以上5篇、400次以上21篇，高被引论文103篇，热点论文21篇，SCI总他引4.54万次。

双缺陷位点对于二氧化碳还原（CO₂RR）形成甲酸具有很高的活性，然而大多数催化表面主要特征是惰性的非缺陷Bi位点。为克服这一限制，作者在整体非缺陷Bi位点上引入了拉伸应变。

在快速热冲击下，基于bi的金属-有机框架（Bi-MOF-TS）表现出减弱的Bi-O键，并生成微小的铋（Bi）簇。在电化学还原过程中，这些簇会形成大量连续的空位，从而在周围广泛的无缺陷Bi位点上诱导出微弱的拉伸应变。这种应变增强了对OHCO中间体的吸附，并显著降低了反应能垒。因此，Bi-MOF-TS在800 mV的电位范围内实现了超过90%的法拉第效率，并且甲酸局部电流密度达到了-995±93 mA cm^–2。

值得注意的是，Bi-MOF-TS在酸性电解液中表现出高达96±0.64%的HCOOH法拉第效率，以及在单次通过碳转化效率（SPCE）方面的高达62.0%。

此外，以Bi-MOF-TS作为正极的Zn-CO₂电池显示出21.4 毫瓦每平方厘米的峰值功率密度，并且在超过300个周期内保持稳定性。

图1：密度泛函理论（DFT）计算

图2：材料表征

图3：CO₂电还原性能

图4：原位X射线吸收光谱和拉曼光谱表征

图5：二氧化碳还原反应（CO₂RR）后的催化剂结构表征

图6：不同应变下重构后的Bi0纳米片结构及其与*OCHO的结合能力比较示意图

图7：Zn-CO₂电池和全固态二氧化碳还原反应器的性能

综上，作者通过引入拉伸应变工程，激活了惰性、无缺陷的铋（Bi）催化位点，用于高效电化学还原二氧化碳（CO₂）生成甲酸。

利用快速热冲击处理和机械力处理，改变了基于铋的金属-有机框架（Bi-MOF）的结构，从而在广泛的非缺陷Bi位点上引入拉伸应变，显著提升了CO₂还原反应（CO₂RR）的性能。

有望推动CO₂电还原技术的工业化应用，特别是在酸性电解液环境中，为实现可持续碳循环和清洁能源存储提供了重要的技术支持。

Chen, X., Lu, R., Li, C. et al. Activating inert non-defect sites in Bi catalysts using tensile strain engineering for highly active CO₂ electroreduction. Nat. Commun.,  (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-56975-8.