Oxygen vacancy-rich CeOx-Bi2O2CO3 nanosheets for enhancing electrocatalytic reduction of CO2 to formate

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作者
Ao He,Chen Wang,Nianbo Zhang,Zunqing Wen,Yunqian Ma,Guihuan Yan,Rong Xue
出处
期刊:Applied Surface Science [Elsevier BV]
卷期号:638: 158140-158140 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.apsusc.2023.158140
摘要

Bismuth (Bi)-based materials show the great potential for electrochemical reduction of CO2 to formate due to their low toxicity and accelerating *OCHO production, but there are many challenges in their activity and practicality. Here we report the preparation of CeOx-Bi2O2CO3 nanosheet catalysts with abundant oxygen vacancies by introducing the more economical rare earth element cerium (Ce), which exhibits better performance in the conversion of CO2RR to formate. CeOx-Bi2O2CO3 could maintain high activity within a wide potential window to obtain more than 90% formate selectivity and stability for 17 h in H-type cell and improve the Faradaic efficiency of formate in the flow cell. In situ IR and Density functional theory (DFT) calculations indicate a significant synergistic effect on CO2RR between CeOx and Bi2O2CO3, because CeOx can modulate the electron cloud density of Bi and improve the adsorption of key intermediates. Also, a large number of unsaturated sites could lower the energy barrier of *OCHO production, inhibit H2 production, and accelerate the electron transfer to generate formate. This work explores the reaction pathway of formate production from Ce-doped Bi-based catalysts and provides new insights into the design of oxygen vacancy-rich Bi-based catalysts for efficient CO2RR.
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