碱金属被公认为是异相催化中的有效促进剂，能够提高催化活性和调节产物分布。在过去的几十年里，科研人员们付出大量努力来揭示碱金属促进作用的机制。
然而，由于暴露在反应环境时难以捕捉其催化行为，碱金属在催化过程中所起的作用仍然难以捉摸。
2025年4月1日，布鲁克海文国家实验室刘萍、廖文杰在国际知名期刊Chemical Society Reviews上发表了题为《Alkali-induced catalytic tuning at metal and metal oxide interfaces》的综述论文，廖文杰为论文第一作者，刘萍、廖文杰为论文共同通讯作者。
刘萍，教授，布鲁克海文国家实验室化学部的高级化学家，刘萍教授的主要研究方向为多功能催化剂的理论描述及其在多相催化和电催化中的应用，从对反应条件下催化过程的基本理解出发，为催化剂设计提供指导。因其在跨领域研究中的杰出贡献，被Clarivate Analytics评为“高被引学者”。
廖文杰，2017年在天津大学获得化学工程学士学位，并于2023年在纽约州立大学获得化学博士学位，师从刘萍教授，目前是布鲁克海文国家实验室刘萍博士团队的博士后研究员。他的研究专注于利用计算化学工具和机器学习模型来理解活性位点的本质、识别实际反应路径，并提升C1分子转化中的催化性能。
在本文中，作者总结了近期关于碱金属（钾、铯）修饰的金属和金属氧化物模型催化剂的表面科学和理论研究，揭示了碱对CO2加氢反应活性和选择性的关键调控作用。
通过对电子结构的分析，作者确定了带正电荷的碱金属离子在表面上的选择性结合机制，这种机制能够降低表面功函数并导致表面上的强电子极化。
根据碱金属与载体之间的相互作用，碱金属的沉积可以通过离子、共价和静电作用之间的相互作用，选择性地改变参与二氧化碳加氢反应的反应中间体的结合。
在碱金属与载体界面处，CO2可以有效地被激活并转化为多种产品，从甲酸到甲醇和乙醇。所确定的选择性键调控作用推进了碱金属在促进催化活性和控制碱金属-载体界面处的催化选择性方面的应用。
图2：K/CuxO/Cu(111)表面的STM图像与DFT优化结构
综上，作者总结了碱金属（钾、铯）在金属和金属氧化物界面上对二氧化碳加氢反应的催化调控作用，通过表面科学和理论研究揭示了碱金属如何通过改变表面电子结构和反应中间体的吸附性质来调节催化活性和选择性。
碱金属的引入能够显著改变催化剂表面的功函数和电子极化特性，从而选择性地稳定反应中间体，促进二氧化碳的活化和转化。
本研究不仅深入理解了碱金属在多相催化中的作用机制，还为设计高效、选择性的二氧化碳加氢催化剂提供了理论指导，有望推动温室气体转化和可持续化学合成技术的发展。
Alkali-induced catalytic tuning at metal and metal oxide interfaces, Chem. Soc. Rev., (2025), DOI: 10.1039/d4cs01094a.
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