​苏大李彦光AM: 大面积垂直排列的Bi纳米片阵列用于高效电化学 CO2转化

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​苏大李彦光AM: 大面积垂直排列的Bi纳米片阵列用于高效电化学 CO2转化
由于铋(Bi)的低熔点和高亲氧性，目前缺乏直接的方法来制备高质量的Bi纳米片，特别是生长Bi纳米片阵列(Bi NAs)。纳米尺度的结构工程被认为是通过扩大表面积或暴露活性面或催化位点来促进催化的有效策略。
苏州大学李彦光团队通过电偶置换反应在不同形状和尺寸的Cu衬底上制备了大面积垂直排列的Bi NAs，用于高效CO2RR。
​苏大李彦光AM: 大面积垂直排列的Bi纳米片阵列用于高效电化学 CO2转化
该反应通过两个耦合但在空间上分离的半反应进行，导致金属载体下面的逐渐腐蚀，并在载体上同时生长Bi纳米片。得到的纳米片具有2-3层原子层对应的小厚度，大的比表面积，以及纳米片之间丰富的孔隙率。
另外，Bi纳米片的大表面积增强了表面电荷转移；它们与载体的紧密接触改善了电子传输；它们丰富的孔隙率促进了CO2分子和甲酸盐产品的扩散。DFT计算表明，Bi (001)与其他低指数面相比，对于选择性甲酸盐产生同样有利。
​苏大李彦光AM: 大面积垂直排列的Bi纳米片阵列用于高效电化学 CO2转化
在泡沫Cu载体上生长的Bi NAs具有极大的CO2电化学还原应用潜力。其催化合成甲酸酯的选择性高达90%以上，在-0.95 V下的部分电流密度高达45 mA cm-2，同时具有良好的稳定性。在连续6小时电解期间测得的甲酸法拉第效率平均为94%，证明选择性不会随着时间的推移而降低。
Large-area vertically aligned bismuthene nanosheet arrays from galvanic replacement reaction for efficient electrochemical CO2 conversion. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202100910

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