Som ett alternativ till utarmningen av fossila resurser, minskning av CO ₂ som avges från förbränning av fossila bränslen till värdefulla kemikalier och bränsle har väckt allt större uppmärksamhet. På grund av den mycket termodynamiska stabiliteten hos CO ₂ , det är fortfarande mycket utmanande att hitta en hållbar och kostnadseffektiv väg för att selektivt konvertera inert CO ₂ vid en hög omvandlingsfrekvens under milda förhållanden. Vattnet kan också vara en betydande faktor för reaktionsmekanismen. Å ena sidan, vatten är en produkt tillsammans med CH ₃ ÅH. H ₂ O kan utlösa autokatalys för att accelerera CO ₂ aktivering och metanolproduktion. Å andra sidan, Cu är också en mycket aktiv katalysator för vatten-gas-skift-reaktion (WGS) och dess omvända reaktion (RWGS). Vattnet är också möjligt att starta eller undertrycka sidreaktionen, som kan påverka selektiviteten.

Väldigt nyligen, Dr Cao och Prof. P. Hu's grupp vid East China University of Technology analyserade systematiskt ytvattnets effekt på varje elementärt steg för att avslöja dess roll i CO ₂ hydrogenering över den stegade Cu (211) ytan. Vattnets påverkan på CO ₂ hydrogenering diskuterades respektive på nivåerna för den elektroniska strukturen, energi och kinetik. Mekanismerna mellan i frånvaro och närvaro av vatten jämfördes kvantitativt baserat på mikrokinetisk simulering vid beräkning av densitetsfunktionell teori (DFT).

Det har visat sig att autokatalys av vatten kan vara till förmån för bildandet av COOH -intermediär genom protonöverföringen. Detta påskyndar CO -generationen medan det inte förbättrar metanolsyntesen, ger upphov till högre CO ₂ konvertering och selektivitet mot CO. Dessutom har den mikrokinetiska analysen belyser också det faktum att det för höga initiala partialtrycket i vatten termodynamiskt hämmar CO ₂ konvertering på grund av för hög täckning av OH. Därav, det är första gången att avslöja hur man modulerar aktiviteten och selektiviteten för CO ₂ hydrogenering genom att ändra H ₂ O tryck.