电催化还原二氧化碳是一种富有前景的策略,可以在减少温室气体的同时实现高附加值化学原料和燃料。CO2双电子还原的甲酸盐/甲酸被认为是最经济的液态产品之一。 Bi基电催化剂对甲酸盐的高选择性、低成本和高生物相容性因而受到高度关注。然而,铋基催化剂在电催化过程中往往会原位转换发生原子重排形成层状结构的金属Bi。因此,催化剂前驱体的选择尤为重要,尤其是从微观结构角度出发设计和选择催化剂前驱体是解决限制Bi基材料电催化二氧化碳还原性能的关键。
近日,山西师范大学的贾建峰教授、卢文卜教授团队提出使用有机-无机杂化卤化铋作为催化剂前驱体,应用于电催化二氧化碳还原。一方面,有机-无机杂化卤化铋直接提供卤素简化了通过表面引入卤素的制备工艺;另一方面,使用含菱面体金属Bi相似或相近结构的催化剂可能会更利于原位转化过程中的原子重排。作者对菱面体金属Bi结构分析后发现,层与层间距为4.750 Å。通过数据库查询和文献筛选发现含Bi4I16簇的零维杂化卤化铋材料中Bi∙∙∙Bi间距为4.760 Å,几乎与菱面体金属Bi中Bi∙∙∙Bi间距相等(4.750 Å)。 以含Bi2I9簇、且较短Bi∙∙∙Bi间距(4.2415 Å)的催化剂作为对比。Bi4I16在−1.1 V甲酸盐偏电流密度明显高于Bi2I9。在−0.86 V下最大法拉第效率(FE,~80%),并在16小时后保持高于78.5%的FE。 论文信息 In Situ Transformation of Hybrid Bismuth Halide into Rhombohedral Bismuth for Electrochemical CO2 Reduction to Formate Bao-Qiang Tian, Juan-Juan Hou, Ting Wang, Yang Gao, Junming Zhang, Wenbo Lu, Jianfeng Jia 文章的第一作者是山西师范大学的博士研究生田宝强,通讯作者是贾建峰教授和卢文卜教授。 ChemCatChem DOI: 10.1002/cctc.202401007