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?蘇大李彥光AM: 大面積垂直排列的Bi納米片陣列用于高效電化學(xué) CO2轉(zhuǎn)化

由于鉍(Bi)的低熔點(diǎn)和高親氧性，目前缺乏直接的方法來(lái)制備高質(zhì)量的Bi納米片，特別是生長(zhǎng)Bi納米片陣列(Bi NAs)。納米尺度的結(jié)構(gòu)工程被認(rèn)為是通過(guò)擴(kuò)大表面積或暴露活性面或催化位點(diǎn)來(lái)促進(jìn)催化的有效策略。

蘇州大學(xué)李彥光團(tuán)隊(duì)通過(guò)電偶置換反應(yīng)在不同形狀和尺寸的Cu襯底上制備了大面積垂直排列的Bi NAs，用于高效CO₂RR。

該反應(yīng)通過(guò)兩個(gè)耦合但在空間上分離的半反應(yīng)進(jìn)行，導(dǎo)致金屬載體下面的逐漸腐蝕，并在載體上同時(shí)生長(zhǎng)Bi納米片。得到的納米片具有2-3層原子層對(duì)應(yīng)的小厚度，大的比表面積，以及納米片之間豐富的孔隙率。

另外，Bi納米片的大表面積增強(qiáng)了表面電荷轉(zhuǎn)移；它們與載體的緊密接觸改善了電子傳輸；它們豐富的孔隙率促進(jìn)了CO₂分子和甲酸鹽產(chǎn)品的擴(kuò)散。DFT計(jì)算表明，Bi (001)與其他低指數(shù)面相比，對(duì)于選擇性甲酸鹽產(chǎn)生同樣有利。

在泡沫Cu載體上生長(zhǎng)的Bi NAs具有極大的CO₂電化學(xué)還原應(yīng)用潛力。其催化合成甲酸酯的選擇性高達(dá)90%以上，在-0.95 V下的部分電流密度高達(dá)45 mA cm^-2，同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性。在連續(xù)6小時(shí)電解期間測(cè)得的甲酸法拉第效率平均為94%，證明選擇性不會(huì)隨著時(shí)間的推移而降低。

Large-area vertically aligned bismuthene nanosheet arrays from galvanic replacement reaction for efficient electrochemical CO₂ conversion. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202100910

原創(chuàng)文章，作者：Gloria，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來(lái)源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2023/10/13/618dbddd4a/

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