可再生电力驱动的电化学二氧化碳还原反应(CO₂RR)是实现碳循环再平衡的有效途径之一。在众多CO₂RR产物中，甲酸/甲酸盐作为一种有前景的储氢材料、重要的化工原料和燃料电池的液体燃料，引起了广泛的研究兴趣。对于大多数电催化剂，它们的甲酸盐法拉第效率低于90%。

相比之下，Bi基材料在CO₂RR过程中选择性生成甲酸/甲酸酯方面表现出良好的性能。然而，由于CO₂分子的惰性和阴极的竞争性析氢反应(HER)，Bi基材料在电催化CO₂RR甲酸盐过程中的高过电位仍然普遍存在，并且甲酸盐选择性>90%仅存在于相对狭窄的电位窗口中，这阻碍了Bi基材料的大规模应用。

因此，有必要开发合适的策略使得Bi基材料在较低的过电位和较宽的电位窗口内获得较高的活性和选择性。

近日，北京大学张亚文、李晨和董浩等制备了一种碳复合多孔BiSbO_x纳米管(BiSbO_x/C，C来源于物理混合而不是BiSbO_x结构本身)，其表现出优异的CO₂RR活性和选择性。

实验结果表明，在含有1.0 M KOH电解质的流动池中，BiSbO_x/C在250 mV的过电位下显示出>90%的甲酸盐选择性；在进一步将电位从−0.5增加到−1.4 V_RHE时，甲酸盐的法拉第效率总是超过90%，并且该催化剂在60小时的稳定性测试中，总电流密度和甲酸盐法拉第效率没有明显的衰减。与此同时，BiSbO_x/C的能量转换效率(ECE)高达77.1%，可以达到工业应用的水平。

原位光谱表征和理论计算表明，得益于无定形BiSbO_x的多孔管状结构，赋予材料更多的催化活性中心、快速的表面电荷转移和传质过程，有效促进了CO₂RR反应的进行；此外，BiSbO_x中配位不饱和Sb稳定的BiO_8-x位点促进了CO₂的吸附和活化，平衡了甲酸盐生产途径中*OCHO的稳定化和加氢，从而在较低的过电位和极宽的电位窗口下具有较好的CO₂还原性能。

综上，该项研究不仅通过原位表征技术揭示了Bi基材料在CO₂RR过程中的动态结构演变过程，阐明了其构效关系，而且为合理设计具有优异催化性能的新型非晶态复合金属氧化物材料提供了思路。

A unique amorphous porous BiSbO_x nanotube with abundant unsaturated Sb-stabilized BiO_8−x sites for efficient CO₂ electroreduction in a wide potential window Advanced Functional Materials 2024. DOI: 10.1002/adfm.202402220