Nature子刊：法拉第效率高达95%！掺杂剂效应助力促进CO2电还原为甲酸盐
Nature子刊：法拉第效率高达95%！掺杂剂效应助力促进CO2电还原为甲酸盐
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由于太阳能和风能等可再生能源发电的最新发展，CO 2 的电催化还原引起了人们的兴趣。关于使用杂原子掺杂/合金催化剂或具有大活性面积的催化剂结构用于CO 2 电催化还原为甲酸盐的各种研究已有报道。然而，尚未实现能够满足商业对活性、选择性和稳定性要求的高效催化剂。
基于此， 韩国科学技术研究院Hyung-Suk Oh 、 Dong Ki Le 和 Young-Jin Ko 等结合流动型单电池实验、原位/操作光谱和DFT计算，深入了解了掺杂SnO 2 催化剂对CO 2 RR生成性能的影响。
与传统的SnO 2 催化剂相比，使用TDA合成的纳米颗粒要小得多，该表面活性剂通过胶束形成防止了SnO 2 生长过程中的颗粒团聚，且合成的SnO 2 催化剂的高分散性允许大量氧化物物质充当电化学活性中心。FTO/C催化剂表现出比其他掺杂催化剂更高的性能，可实现高达330 mA cm -2 的甲酸盐部分电流密度和高法拉第效率(100 mA cm -2 时为95%)。值得注意的是，该FTO催化剂在100 mA cm -2 的电流密度下7天内实现了优异的甲酸盐选择性(~90%)。
基于DFT计算，氟掺杂不仅增强了HCOO - 和FTO表面之间的相互作用，而且改变了CO 2 的电子结构以促进电子转移。
此外，原位/操作光谱表明，在FTO催化剂中，Sn的氧化态显著影响CO 2 RR活性，在施加的电位下长期反应没有显著下降。 这些发现表明，氟掺杂剂通过调节Sn的电子结构并通过防止还原电位下的还原以提高耐久性，从而在提高FTO催化剂上甲酸盐的选择性方面发挥了重要作用。 该研究为设计用于将CO 2 RR电化学转化为甲酸盐的高活性和耐用的电催化剂提供了见解。
Exploring Dopant Effects in Stannic Oxide Nanoparticles for CO 2 Electro-Reduction to Formate. Nature Communications, 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-29783-7
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