CO₂的电化学转化可利用波谷电或可再生能源将CO₂转化成高附加值的化学品或其他液态燃料，是一条能源存储及碳元素循环利用的绿色途径，对人类的可持续发展具有重要意义。多质子和多电子的CO₂RR途径在水溶液中与析氢反应（HER）竞争，在动力学上缓慢，从而需要更多的还原过电势，这些因素造成CO₂电化学还原的法拉第效率及选择性很低。近日，澳大利亚国立大学的Antonio Tricoli和新南威尔士大学的Rahman Daiyan团队合作采用可扩展的热溶胶合成策略，将三维Bi₂O₃分形纳米结构(f-Bi₂O₃)直接自组装在碳纤维纸(CFP)上，设计制备了一种新型催化剂电极（f-Bi₂O₃@ CFP）。该合成方法对Bi₂O₃催化剂的理化特性可以进行多方面的调节，例如可以调控晶体尺寸、负载量、电子密度，还可以使多孔CFP衬底的纳米材料堆叠，该f-Bi₂O₃@ CFP催化剂电极用于二氧化碳电化学还原反应(CO₂RR),表现出优异的二氧化碳转换成甲酸(HCOO−)效率，法拉第效率高达87%。研究发现，粗糙β相Bi₂O₃/Bi边缘的充分暴露和分形结构的协同效应是高活性的主要原因。该工作对于通过协同改进分级结构和纳米结构来设计制备高活性的催化剂具有重要的借鉴意义。

Thanh Tran‐Phu, Rahman Daiyan, Zelio Fusco, Zhipeng Ma, Rose Amal, Antonio Tricoli. Nanostructured β‐Bi2O3 Fractals on Carbon Fibers for Highly Selective CO2 Electroreduction to Formate. Advanced Functional Materials, 2019.

DOI: 10.1002/adfm.201906478

https://doi.org/10.1002/adfm.201906478