化石燃料的大量燃燒導致大氣中二氧化碳(CO₂)濃度逐年增加，這將加劇全球氣候變化。從大氣中清除過量CO₂的一個可行的途徑是將其轉化為高附加值的化學品。電化學CO₂還原反應具有操作條件溫和、產物可調、與可再生能源(太陽能、風能等)協同等優點，被認為是實現人工碳閉環的最具吸引力的方法之一。

然而，由于熱力學穩定的CO₂分子轉化為相應產物時需要克服的高能壘，以及不可避免的競爭析氫反應(HER)，抑制了CO₂還原效率。因此，設計具有高活性和高選擇性的CO₂RR電催化劑迫在眉睫。

基于此，華中科技大學李箐和王譚源等首次報道了Bi-O-M (M= S，Se和Cl)納米片的原位解離的硫系陰離子可以誘導催化劑結構重建，以在CO₂RR期間再生Bi-O活性位點，從而顯著增強CO₂轉化為甲酸鹽的活性。

多種結構和元素表征表明，Bi-O-M中的陰離子在CO₂RR過程中釋放到電解質中，并且陰離子的特異性吸附降低了金屬Bi (Se^2?≈S^2?<Cl^?)的表面功函數(WF)，導致零電荷電位(PZC)負移，這可能有利于Bi在CO₂RR過程中的表面氧化。此外，pK_b較小的陰離子(S^2?<Se^2?<Cl^?)在催化劑重構過程中會誘導形成更強的局部堿性環境，有助于形成活性Bi-O結構。

因此，最優的Bi₂O₂S在CO₂RR過程中，原位解離的S^2?誘導材料產生了豐富的Bi-O結構，降低了吸附CO₂和*OCHO轉化的能壘。電化學測試結果表明，原位釋放微量S^2?的Bi₂O₂S催化劑在?0.9 V_RHE下表現出較大的甲酸鹽部分電流密度(32.7 mA cm^?2)，活性超過大多數報道的Bi基催化劑。

此外，在流動池中的長期測試中，該催化劑在?0.56 V_RHE下的電流密度可以達到280 mA cm^?2以上，并且其在150 mA cm^?2電流密度下的甲酸鹽法拉第效率可以達到96%。總的來說，該項工作揭示了原位解離陰離子對Bi基催化劑電子態和局域環境的調控作用，為未來催化劑/電解質界面設計提供了重要指導。

In situ dissociated chalcogenide anions regulate the Bi-catalyst/electrolyte interface with accelerated surface reconstruction toward efficient CO₂ reduction. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c04768