将CO₂通过电化学还原的方式转化为高附加值的燃料或化学原料,为解决当前环境和能源问题提供了一种非常具有前景的策略。由于CO₂电还原反应动力学缓慢,因此需要高效且稳健的电催化剂来加速该反应。非贵金属是替代贵金属实现CO₂电还原未来实际应用的催化剂。然而它们对反应中间体不合适的吸附能,导致CO₂电还原反应过电势高、选择性低、稳定性差。金属电极的表面修饰是调节吸附能的一种非常简单且有效的方法,但是,当前对金属的表面修饰存在修饰物不稳定、容易在反应过程中流失的问题。因此,本文选用金属Zn为研究对象,通过简单的化学气相沉积合成了ZnS原子层修饰的超薄Zn纳米片,通过稳性的ZnS层调控Zn对反应中间体*COOH的吸附能,进而增强其CO₂电还原的本征活性。1.本文通过活性气体辅助法制备了厚度为4 nm,横向尺寸为几个微米的ZnS原子层修饰的超薄Zn纳米片。超薄纳米片表面有0.68 nm厚的ZnS原子层,并且ZnS原子层是多孔的、不连续的。2.ZnS原子层修饰的超薄Zn纳米片在-0.8 V（vs.RHE）的电势下,实现了94.2%的CO的选择性,催化活性超过了已报道的所有Zn基催化剂,甚至可以与贵金属相媲美。此外,催化剂的稳定性可以维持15 h以上,电流基本无衰减,CO效率可以维持90%以上。对测试后样品进行表征发现,表面的ZnS原子层在催化过程中可以稳定存在,解决了当前对金属催化剂修饰不稳定的问题。3.通过对比多孔ZnS原子层修饰的超薄Zn纳米片、完全覆盖ZnS原子层的超薄Zn纳米片、纯Zn纳米片和ZnS原子层的CO₂电还原活性,发现Zn是反应的活性位点,ZnS原子层起到修饰作用。ZnS增强了Zn的本征活性,加速了CO₂分子的活化,TOF增加约3倍,4.通过理论研究发现,金属Zn对CO₂电还原产CO路径的反应中间体*COOH的吸附能太弱,导致其催化反应具有很高的过电势,选择性不高。通过ZnS原子层修饰,Zn对*COOH的吸附能适当增强,从而使得CO₂电还原反应的势垒下降,获得优异的催化性能。