SCMs|原位构建具有铋合金纳米片的三维导电核壳纳米网络和电子结构用于高效电催化CO2还原

由于CO₂传质的限制，在H型电池中，具有高法拉第效率（>90%）和大电流密度（>150 mA cm^-2）的电催化CO₂还原（CO₂RR）制备HCOOH燃料的过程非常具有挑战性。

近日，广东工业大学李运勇教授等人在Science China Materials发表研究论文，报道了一种在泡沫Cu上原位构建具有三维（3D）多孔网络核壳纳米线结构的优异CO₂RR电催化剂。

本文要点：

1) 核壳结构由Cu纳米线核和Sb-Bi合金壳组成（Cu@Sb_xBi_yNWs/Cu）。

2) 制备的Cu@Sb_xBi_yNWs/Cu具有171.3 mA cm^-2的高电流密度以及92%的HCOOH法拉第效率，就电流密度而言优于几乎所有报道的铋基催化剂。

3) 理论研究表明，Sb的引入使Bi的电子态提高到接近费米能级，与纯Bi表面相比，*OCHO中间体更易吸附在Sb-Bi界面上，从而加速CO₂还原；此外，Sb_0.1Bi₁与纯Bi相比具有更强的键能，这有利于催化剂在反应过程中的稳定性；Sb_0.1Bi₁合金和3D导电核壳纳米网络的形成更有利于快速电子转移，并在反应过程中暴露出更多的活性位点，从而获得更好的催化活性。

这项工作为设计用于能量转换的高活性铋基催化剂提供了理论依据。

文章信息

Hu Y., Wang X., Zhang J., et al. In situ engineering 3D conductive core-shell nano-networks and electronic structure of bismuth alloy nanosheets for efficient electrocatalytic CO₂ reduction. Sci. China Mater. (2023).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2373-5

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