Enhancing Local CO2 Adsorption by L‐histidine Incorporation for Selective Formate Production Over the Wide Potential Window

格式化 法拉第效率 催化作用 吸附 电化学 化学 选择性 材料科学 电极 物理化学 有机化学
作者
Yicheng Li,Ernest Pahuyo Delmo,Jiang Wu,Xianglong Cui,Ming Zhao,Zhihong Tian,Yu Zhang,Minhua Shao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (49) 被引量:11
标识
DOI:10.1002/anie.202313522
摘要

Electrochemical carbon dioxide reduction reaction (CO2 RR) to produce valuable chemicals is a promising pathway to alleviate the energy crisis and global warming issues. However, simultaneously achieving high Faradaic efficiency (FE) and current densities of CO2 RR in a wide potential range remains as a huge challenge for practical implements. Herein, we demonstrate that incorporating bismuth-based (BH) catalysts with L-histidine, a common amino acid molecule of proteins, is an effective strategy to overcome the inherent trade-off between the activity and selectivity. Benefiting from the significantly enhanced CO2 adsorption capability and promoted electron-rich nature by L-histidine integrity, the BH catalyst exhibits excellent FEformate in the unprecedented wide potential windows (>90 % within -0.1--1.8 V and >95 % within -0.2--1.6 V versus reversible hydrogen electrode, RHE). Excellent CO2 RR performance can still be achieved under the low-concentration CO2 feeding (e.g., 20 vol.%). Besides, an extremely low onset potential of -0.05 VRHE (close to the theoretical thermodynamic potential of -0.02 VRHE ) was detected by in situ ultraviolet-visible (UV-Vis) measurements, together with stable operation over 50 h with preserved FEformate of ≈95 % and high partial current density of 326.2 mA cm-2 at -1.0 VRHE .
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