Bismuth nanosheets with rich grain boundaries for efficient electroreduction of CO2 to formate under high pressures

格式化 催化作用 材料科学 法拉第效率 氧化还原 电化学 无机化学 电催化剂 化学工程 冶金 化学 电极 物理化学 有机化学 工程类
作者
Sun-Hong Ruan,Biao Zhang,Jinhan Zou,Wanfu Zhong,Xiaoyang He,LU Jin-hai,Qinghong Zhang,Ye Wang,Shunji Xie
出处
期刊:Chinese Journal of Catalysis [China Science Publishing & Media Ltd.]
卷期号:43 (12): 3161-3169 被引量:13
标识
DOI:10.1016/s1872-2067(22)64131-7
摘要

Electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) driven by sustainable energy has emerged as an attractive route to achieve the target of carbon neutral. Formate is one of the most economically viable products, and electrocatalytic CO2RR to formate is a promising technology. High-pressure H-cell electrolyzer is easy to operate and allows high CO2 solubility for realizing high current density, but the design of highly efficient catalysts for working under high CO2 pressures remains challenging. Bismuth-based catalysts exhibit high formate selectivity, but suffer from limited activity. Here, we report a high-performance catalyst, which is derived from BiPO4 nanopolyhedrons during electrocatalytic CO2RR to formate in neutral solution under high CO2 pressures. A high partial current density of formate (534 mA cm−2) and formate formation rate (9.9 mmol h−1 cm−2) with a formate Faradaic efficiency of 90% have been achieved over BiPO4-derived catalyst at an applied potential of −0.81 V vs. RHE under 3.0 MPa CO2 pressure. We discover that BiPO4 nanopolyhedrons evolve into metallic Bi nanosheets with rich grain boundaries in electrocatalytic CO2RR under high CO2 pressures, and the grain boundaries of the BiPO4-derived catalyst play a vital role in promoting electrocatalytic CO2RR to formate. Our theoretical studies reveal that the charge redistribution occurs at the grain boundaries of Bi surface, and this promotes CO2 activation and increases HCOO* intermediate stability, thus making the pathway for CO2RR to formate more selective and energy-favorable. This work not only demonstrates a highly efficient catalyst for CO2RR to formate but also discovers a unique feature of catalyst evolution under high CO2 pressures.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
可靠的秋尽完成签到,获得积分10
1秒前
跳跃幻儿完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
研友_8Raw2Z完成签到,获得积分10
1秒前
细心的思远完成签到,获得积分20
1秒前
马里奥完成签到,获得积分10
2秒前
beatabeast完成签到 ,获得积分10
2秒前
哈哈哈完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
英勇绮南完成签到,获得积分10
4秒前
and999完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
欣慰宛筠完成签到 ,获得积分10
5秒前
11完成签到,获得积分10
5秒前
橙子完成签到 ,获得积分10
7秒前
UU完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
9秒前
chentl完成签到,获得积分20
10秒前
幸福老六完成签到 ,获得积分10
10秒前
10秒前
11秒前
12秒前
原来完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
13秒前
苹果板栗完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
diii发布了新的文献求助10
13秒前
沉默听芹完成签到,获得积分10
13秒前
Hello应助饱满的凡松采纳,获得10
13秒前
13秒前
小郭完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
yzm788695发布了新的文献求助30
15秒前
孙琳完成签到,获得积分20
17秒前
Nerissa完成签到,获得积分10
18秒前
仇悦完成签到,获得积分10
18秒前
yongziwu发布了新的文献求助10
18秒前
Chenzhs完成签到,获得积分10
18秒前
高分求助中
Evolution 10000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Distribution Dependent Stochastic Differential Equations 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
The Kinetic Nitration and Basicity of 1,2,4-Triazol-5-ones 440
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3158979
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2810153
关于积分的说明 7886308
捐赠科研通 2468968
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1314533
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 630640
版权声明 602012