SCMs|晶格应变和异质界面工程协同促进铋基催化剂高效电催化CO2还原生成甲酸

表面应力耦合异质结构是一种改善非均相催化剂催化性能的有效策略，它可以在调控催化剂电子结构的同时促进电荷传输。一般来说，Bi基催化剂对CO₂电还原为甲酸的选择性高于ZnO，但是金属Bi的价格高于Zn。

近日，青岛科技大学刘希恩教授和秦清教授等人在Science China Materials发表研究论文，以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，通过一步水热法合成了一种具有多孔纳米片形貌的Bi₂O₂CO₃/ZnO异质结催化剂，用于高效电催化CO₂还原制备甲酸。

本文要点：

1) 在-1.0 V vs. RHE下，所制备的Bi₂O₂CO₃/ZnO异质结催化剂展现出最大的甲酸盐法拉第效率（92%），且在施加-1.2 V vs. RHE电压下甲酸盐偏电流密度为200 mA mg_Bi^-1。

2) 对Bi的质量进行归一化发现，Bi₂O₂CO₃/ZnO的质量活性比纯Bi₂O₂CO₃的质量活性提升了3.1倍。

3) 通过X-射线光电子能谱和X-射线吸收谱测试表明，在Bi₂O₂CO₃/ZnO异质结催化剂中，界面Zn原子电荷向Bi原子转移，形成了富电子的Bi₂O₂CO₃表面，有利于CO₂的捕获和活化；而异质结构引起的压缩应力有利于优化反应中间体的吸附能，二者协同提高了Bi₂O₂CO₃/ZnO电催化CO₂还原生成甲酸的选择性和活性。

文章信息

Wei X., Li Z., Jang H., et al. Lattice strain and interfacial engineering of a Bi-based electrocatalyst for highly selective CO₂ electroreduction to formate. Sci. China Mater. (2022).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2346-5

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