The Reconstruction of Bi 2 Te 4 O 11 Nanorods for Efficient and pH‐universal Electrochemical CO 2 Reduction

格式化 法拉第效率 催化作用 电化学 氧化还原 纳米棒 化学 溶解 吸附 无机化学 选择性 材料科学 化学工程 纳米技术 物理化学 电极 有机化学 工程类
作者
Jiadong Chen,Tingjie Mao,Juan Wang,Jichang Wang,Huile Jin,Shun Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202408849
摘要

The practical application of electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) is hindered by the competing CO production, hydrogen evolution reaction (HER), and the lack of pH‐universal catalysts. Here, Te‐modified Bi nanorods (Te‐Bi NRs) were synthesized through in situ reconstruction of Bi2Te4O11 NRs under the CO2RR condition. Our study illustrates that the complex reconstruction process of Bi2Te4O11 NRs during CO2RR could be decoupled into three distinct steps, i.e., the destruction of Bi2Te4O11, the formation of Te/Bi phases, and the dissolution of Te. The thus‐obtained Te‐Bi NRs exhibit remarkably high performance in CO2RR towards formate production, showing high activity, selectivity, and stability across all pH conditions (acidic, neutral, and alkaline). In a flow cell reactor under neutral, alkaline, or acidic conditions, the catalysts achieved HCOOH Faradaic efficiencies of up to 94.3%, 96.4%, and 91.0%, respectively, at a high current density of 300 mA cm‐2. DFT calculations, along with operando spectral measurements, reveal that Te manipulates the Bi sites to an electron‐deficient state, enhancing the adsorption strength of the *OCHO intermediate, and significantly suppressing the competing HER and CO production. This study highlights the substantial influence of catalyst reconstruction under operational conditions and offers insights into designing highly active and stable electrocatalysts towards CO2RR.
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