Ternary Sn‐Ti‐O Electrocatalyst Boosts the Stability and Energy Efficiency of CO2 Reduction

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作者
Guobin Wen,Bohua Ren,Moon Gyu Park,Jie Yang,Haozhen Dou,Zhen Zhang,Ya‐Ping Deng,Zhengyu Bai,Lin Yang,Jeff T. Gostick,Gianluigi A. Botton,Yongfeng Hu,Zhongwei Chen
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:132 (31): 12960-12967 被引量:8
标识
DOI:10.1002/ange.202004149
摘要

Abstract Simultaneously improving energy efficiency (EE) and material stability in electrochemical CO 2 conversion remains an unsolved challenge. Among a series of ternary Sn‐Ti‐O electrocatalysts, 3D ordered mesoporous (3DOM) Sn 0.3 Ti 0.7 O 2 achieves a trade‐off between active‐site exposure and structural stability, demonstrating up to 71.5 % half‐cell EE over 200 hours, and a 94.5 % Faradaic efficiency for CO at an overpotential as low as 430 mV. DFT and X‐ray absorption fine structure analyses reveal an electron density reconfiguration in the Sn‐Ti‐O system. A downshift of the orbital band center of Sn and a charge depletion of Ti collectively facilitate the dissociative adsorption of the desired intermediate COOH* for CO formation. It is also beneficial in maintaining a local alkaline environment to suppress H 2 and formate formation, and in stabilizing oxygen atoms to prolong durability. These findings provide a new strategy in materials design for efficient CO 2 conversion and beyond.
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