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阿爾伯塔大學駱靜利Small: 鉍基異質結構的界面誘導促進CO2還原

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甲酸(HCOOH)或甲酸鹽作為CO2RR的重要液體產品,已廣泛用作各種工業過程中的化學中間體。鉍基材料由于其低毒性、地球豐富性和對甲酸鹽形成的良好選擇性而備受關注,因此,制備高效且穩定的鉍基電催化劑,探索相關的反應機理以提高對甲酸鹽的選擇性具有重要意義。
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基于此,阿爾伯塔大學駱靜利團隊制備了具有顯著界面的Bi2S3-Bi2O3納米片,在Bi2S3和Bi2O3的連接之間暴露。該電催化劑在寬電位窗口中顯示出超過90%的甲酸法拉第效率(FE)。在流通池中-1.1 V的電壓下,具有約200 mA cm-2的高局部電流密度,甲酸鹽法拉第效率可達90%。
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該電催化活性歸因于界面處電子相互作用引起的快速界面電荷轉移、活性位點數量的增加以及CO2吸附能力的提高。這些作用共同促成了更快的反應動力學和更高的選擇性,從而保證了卓越的CO2RR性能。
該研究為電催化劑的合理設計提供了一種有吸引力的策略,通過構建功能異質結構來提高電荷轉移能力,從而提高催化性能,從而使界面工程能夠實現更高效的CO2RR。
Interface-Induced Electrocatalytic Enhancement of CO2-to-Formate Conversion on Heterostructured Bismuth-Based Catalysts. Small, 2021. DOI:10.1002/smll.202105682

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