甲酸盐是工业规模上最具经济效益的产品之一。然而，电催化CO2RR的高法拉第效率通常只能以低电流密度为代价来实现，并且会随着阴极电位的增加而迅速恶化。因此，高甲酸盐选择性仅限于非常窄的负电位窗口。因此，在较大的电位范围内实现高选择性和高活性用于电催化CO2RR产甲酸具有重要意义。基于此，深圳大学骆静利和符显珠等通过引入硼(B)原子来修饰具有正价位的铋的局部电子结构，促进CO2在宽电位窗口中以高活性和选择性转化为甲酸盐。研究人员从理论和实验上研究了CO2电还原成甲酸盐及其与不同B浓度的Bi{attr}3106{/attr}之间的联系。包括XPS和XANES在内的有限元素分析表明B掺杂剂使得催化剂具有带正电荷的Bi位点。优化的Bi-B2样品具有494 mV的宽电位窗口，FEHCOO->90%。此外，Bi-B2显示出56.5 mA cm-2的超高分电流密度，在-1.22 VRHE条件下FEHCOO-=95.1%。DFT计算表明，次表面嵌入的B降低了CO2吸附形成*CO2的能垒，氢化形成*OCHO和*HCOOH，以及HCOOH从Bi表面解吸。此外，已确认吸附的*H物质是*CO2到*OCHO和*HCOOH的有利质子化的重要物质。根据对CO2转化和HER抑制的动力学和热力学因素，甲酸可在具有优化浓度的B插层Bi多孔结构的宽电位范围内高选择性生成。这项工作为使用地球上储量丰富、经济高效且环保的材料合理设计高效CO2RR开辟了更多可能性电催化剂。Regulating the Electron Localization of Metallic Bismuth for Boosting CO2 Electroreduction. Nano-Micro Letters, 2021. DOI: 10.1007/s40820-021-00772-7
目前评论：0