Angew:BiS实现全pH电催化还原CO2制备甲酸/甲酸盐
纳米技术 纳米 2024-05-27

由于电催化还原CO2制备甲酸反应活化CO2分子的能力非常有限,而且通常不同pH值的电催化还原CO2性能差距非常大,因此阻碍了电催化还原CO2技术的实用化。

有鉴于此,安徽师范大学毛俊杰教授、杨健等报道BiS的掺杂策略,其中电化学处理导致BiS结构重构之后,生成金属态Bi,同时保留一部分S原子。因此电化学重构后的电催化剂能够在非常宽的pH区间内表现非常高的甲酸盐/甲酸产率。

主要内容

(1)

在流动相电池,性能最好的BiS-1催化剂能够在2000 mA cm-2电流密度的中性或碱性的甲酸/甲酸盐的法拉第效率达到~95 %。当电流密度在100 mA cm-2~1300 mA cm-2范围内的酸性电解液中进行电催化,BiS-1催化剂的法拉第达到~95 %。

(2)

组装的膜电解槽后,当电流密度为700 mA cm-2,法拉第效率仍保持高达90 %。在电流密度为200 mA cm-2,膜电解槽能够稳定工作150 h。原位光谱表征测试和理论计算结果研究结果说明S掺杂调节Bi的电子结构,显著的促进HCOO*中间体和生成甲酸/甲酸盐。这项研究结果为发展制备甲酸/甲酸盐的高效稳定电催化剂提供帮助。

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Zinan Jiang, Shan Ren, Xi Cao, Qikui Fan, Rui Yu, Jian Yang, Junjie Mao, pH-Universal Electrocatalytic CO2 Reduction with Ampere-level Current Density on Doping-engineered Bismuth Sulfide, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202408412

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202408412

 


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