稀土元素的催化性能高度依赖于其4f电子态，然而4f电子的调控长期面临多重挑战：4f轨道处于原子内层，受外层5s、5p电子的强烈屏蔽，难以与外界环境有效耦合；其电子云分布高度局域化，晶体材料的有序晶格结构严格限制了4f电子的动态行为，传统的晶体掺杂或缺陷工程难以打破这种局域性，此外，高浓度Ce³⁺易引发相变（如CeO₂→Ce₂O₃），造成材料失活。

针对稀土元素4f电子调控这一难题，作者提出了一种创新策略：通过异质离子掺杂诱导CeO₂非晶化，打破晶体对称性对4f电子的束缚，实现4f电子态的有效调控和Ce³⁺含量的显著提升。该非晶化策略的关键在于破坏传统CeO₂晶体中对称性的有序结构。研究团队通过引入B掺杂，使每个B原子与三个O原子结合，形成平面结构的BO₃^3-基团。这种结构单元不仅削弱了原有的Ce–O键，诱导形成大量三配位氧（O_Ⅲ），同时也破坏了晶体对称性，成功促使CeO₂发生非晶转变。通过调控B掺杂的含量（1.9%~7.5%），可以实现对CeO₂/GO纳米片非晶化程度的精准控制。随着B掺杂含量的提升，Ce³⁺比例持续上升，结果与理论预测高度一致，说明该非晶化策略有效拓宽了电子态调控范围。在低浓度CO₂光催化还原测试中，B-7.5%催化剂展现出卓越性能：15% CO₂浓度下，CO生成速率达249.33 μmol·g^-1·h^-1，选择性100%；即使CO₂浓度降至1%，速率仍可保持103.4 μmol·g^-1·h^-1， 远超同类催化剂。

本研究首次系统地验证了非晶化策略对稀土4f电子态调控的可行性，突破了传统晶体结构中对电子态的对称性限制，显著拓宽了4f电子的调控范围。该策略不仅实现了在低浓度条件下对CO₂的高效光催化还原，也为稀土纳米材料的结构设计与性能优化提供了全新思路。

Y. Li, Q.Yin, B.Jia, H.Wang, H.Gu, Q.Hu, H.Yang, T.Guo, P.Hu, L.Li, L.-M.Liu, L.Guo, Angew. Chem. Int. Ed.2025, 64, e202505668.

https://doi.org/10.1002/anie.202505668