骆静利ACS Nano：具有固有疏水性的CNF上的Bi2O3 NSs用于在宽电位窗口中进行高性能CO2电还原

在二氧化碳（CO₂）减排的研究中，CO₂电还原（CER）生成甲酸盐是将CO₂转化为有用产品的最有希望的方法之一。然而，为了实现甲酸盐的高产率，现有的CER催化剂在宽电位窗口内保持甲酸盐的高选择性和活性方面没有达到预期。

近日，加拿大阿尔伯塔大学骆静利教授（通讯作者）等人报道了一种在具有固有疏水性的碳纳米纤维（CNF）上生长的Bi₂O₃纳米片（Bi₂O₃ NSs）催化剂。

实验测试发现，该催化剂在1000 mV的极宽电位窗口内实现了102.1 mA cm^-2的甲酸盐峰值电流密度和>93%的甲酸盐法拉第效率，比目前已报道的所有相关成就都要好。

此外，CNF上的Bi₂O₃ NSs在流动池系统中运行时表现出良好的抗渗能力，可以提供300 mA cm^-2的电流密度。

通过分子动力学（MD）模拟表明，疏水性碳表面能够排斥水分子，形成稳定的固-液-气三相界面和浓CO₂层；二者都可以在局部高浓度CO₂的情况下提高CER活性，并通过减少质子接触抑制析氢反应（HER）。

这种防水作用还增加了催化剂表面的局部pH值，从而进一步抑制了HER。更重要的是，这种疏水工程的概念和方法可以广泛适用于CER生产甲酸盐的其他材料。

Bi₂O₃ Nanosheets Grown on Carbon Nanofiber with Inherent Hydrophobicity for High-Performance CO₂ Electroreduction in a Wide Potential Window. ACS Nano, 2021, DOI: 10.1021/acsnano.1c05737.

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c05737.

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骆静利ACS Nano：具有固有疏水性的CNF上的Bi2O3 NSs用于在宽电位窗口中进行高性能CO2电还原

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