1384
2021-09-03
颗粒在线讯：在电催化CO2还原反应（CO2RR）的产物中，甲酸/甲酸盐是一种关键的可再生化工原料的中间体和潜在的储氢材料，引起许多领域的关注。近年来，铋基材料由于无毒无害、价格低廉，在CO2RR电催化反应展现出强的稳定中间体的能力，具有大的氢析出电位以及低的一氧化碳（CO）吸附能，被认为是潜在的工业催化剂。目前，许多铋基催化剂在电催化还原CO2制甲酸/甲酸盐的反应中展现出很高的选择性，但仍然面临着电流密度较低，长时连续使用的稳定性问题。实现CO2的工业级转化，通常至少要求电催化反应的电流密度达到200mA/cm2以上，长时稳定性为数百小时。
近期，中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室朱起龙课题组利用模板策略和电化学拓扑转化法构，筑具有三维多孔网络状的原子薄层铋烯超结构（Bi-ene-NW），并将其用作薄膜电极用于CO2电还原应用。Bi-ene-NW具有丰富的边缘缺陷位点、高度暴露的活性中心、良好的质量和电子传递等特点，在H型电解池中展示出大的电流密度、高的甲酸盐选择性（~95%）和局部电流密度（＞80mA/cm2），阴极能量效率能达到65%，甲酸盐产率达到1028mmol/h/g。同时，在100mA/cm2的电流密度下可平稳持续运行500h以上，相比先前报道Bi基催化剂展现出明显优势。另外，为避免CO2溶解度低导致的质量传递问题，该研究将Bi-ene-NW制成气体扩散电极用于液流电解池，CO2还原电流密度提高到600mA/cm2。在KHCO3溶液中，Bi-ene-NW电极可在200mA/cm2的商业电流密度下连续运行110小时，并保持高的甲酸盐选择性，展现出潜在的商业使用价值。通过工况条件下的原位全反射红外光谱（operando ATR-IR）和理论计算，研究进一步阐明，Bi-ene中粗糙的面边缘和面内孔隙边缘的丰富缺陷位点有利于稳定*OCHO中间体。
相关成果发表在Energy & Environmental Science 上。研究得到国家自然科学基金等资助。
原子薄层铋烯三维多孔网络的构筑及CO2电还原应用
版权与免责声明：
（1） 凡本网注明"来源：颗粒在线"的所有作品，版权均属于颗粒在线，未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已获本网授权的作品，应在授权范围内使用，并注明"来源：颗粒在线"。违反上述声明者，本网将追究相关法律责任。
（2）本网凡注明"来源：xxx（非颗粒在线）"的作品，均转载自其它媒体，转载目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责，且不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网下载使用，必须保留本网注明的"稿件来源"，并自负版权等法律责任。
（3）如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系，否则视为放弃相关权利。
