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南大丁維平Appl. Catal. B.: 3-氨丙基三乙氧基硅烷修飾Bi納米片用于高效穩(wěn)定電催化CO2還原

將CO₂電化學(xué)還原為甲酸對于儲存電力和減少碳排放具有重要意義，但是開發(fā)高選擇性和高效生產(chǎn)甲酸的CO₂RR催化劑仍然具有挑戰(zhàn)性。

南京大學(xué)丁維平團隊報道了一種3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修飾Bi納米片電催化劑(Bi-NHS)，能夠有效地將CO₂轉(zhuǎn)化為甲酸鹽。

作者在碳紙上原位生長Bi納米片，再進行堿刻蝕和表面建合APTES，得到呈現(xiàn)鋸齒狀納米片形態(tài)的Bi-NHS電催化劑。在500 mV的寬電位下甲酸的高選擇性(> 90%)和陰極半反應(yīng)的能量效率Φ_HCOOH在-0.66 V時高達65.8%。

另外，Bi-NHS在-0.96 V下顯示出96.0%的最大法拉第效率，甲酸鹽產(chǎn)量為8.02 g L^-1，在長期連續(xù)電解條件下保持良好的催化活性。

DFT計算表明，在Bi(001)-NHS表面上CO₂還原為甲酸鹽在能量上比在Bi(001)表面上更有利。同時，由于配體有利于促進傳質(zhì)和CO₂在反應(yīng)位點的吸附和活化，APTES/Bi-NS有利于形成中間體*OCHO以進行甲酸化。

Enhanced catalytic activity and stability of bismuth nanosheets decorated by 3-aminopropyltriethoxysilane for efficient electrochemical reduction of CO₂. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.120602

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