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Boosting the electrochemical CO2 reduction performance by Cu2O/β-Bi2O3 bimetallic heterojunction with the assistance of light

材料科学 双金属片 异质结 光催化 法拉第效率 电催化剂 电化学 格式化 氧化物 化学工程 催化作用 纳米技术 光电子学 电极 化学 冶金 有机化学 工程类 物理化学 金属
作者
Luwei Peng,Wenshuang Lou,Lulu Li,Yang Zhang,Xi Luo,Nengneng Xu,Jinli Qiao
出处
期刊:Separation and Purification Technology [Elsevier BV]
卷期号:330: 125372-125372 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.seppur.2023.125372
摘要

CO2, as one of the greenhouse gases, actually represents a cheap and abundant C1 fuel to produce fuels and chemical stocks. Herein, inspired by photocatalysis and electrocatalysis, we have successfully synthesized a series of copper and bismuth oxides with heterostructure by a first co-electrodeposition method and then by thermal treatment at different temperatures. The bimetallic oxide (Cu2O/β-Bi2O3) at 300 °C with the main exposure of β-Bi2O3 (2 0 1) planes shows the beautiful micro-flower morphology with numerous petals in thickness around 20 ∼ 40 nm. Therefore, the Cu2O/β-Bi2O3 heterostructure with active edge sites can electrochemically convert CO2 into formate with a promising Faradaic efficiency (96.3 %) and current density (40.4 mA cm−2) at − 0.97 V vs. RHE. Specifically, the current density of Cu2O/β-Bi2O3 bimetallic catalyst can be largely enhanced to 48.5 mA cm−2 at − 0.92 V vs. RHE with the assistance of light compared to the 30.1 mA cm−2 without light. The production rate of formate with the assistance of light can also be increased to 705.1 μmol h−1 cm−2, superior to that of 536.4 μmol h−1 cm−2 without light. Such an excellent photo-assisted electrochemical CO2 reduction performance is due to the fast charge-transfer process between Cu2O and β-Bi2O3. This study may provide a new route to directly synthesize the photoactive electrocatalysts with more edge sites and heterojunction for promoting electrochemical CO2 reduction performance with the assistance of light field.
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