小分子电还原成高附加值的化学品是捕获和利用大气中小分子的有效的方法。研究人员希望开发出同时具有高活性，选择性，耐久性，甚至通用性的廉价且有效的电催化剂，但是其具有挑战性。

有鉴于此，苏州大学黄小青教授报道了廉价且不含贵金属的Bi₂Te₃纳米板（NPs）可以用作高度通用且坚固的电催化剂，可以有效地将小分子（O₂，CO₂和N₂）同时还原为目标产品。

文章要点

1）研究人员通过以氯化铋（BiCl₃）和碲化钾（K₂TeO₃）为前体，聚（乙烯基吡咯烷酮）（PVP，MW = 58 000）为表面活性剂，以乙二醇为溶剂的简便水热反应合成超薄Bi-Te NPs存在氢氧化钠（NaOH）中。

2）HAADF-STEM表征显示，NPs具有六角形结构，其单分散边缘长度约为450 nm。AFM确定Bi-Te NP的厚度约为16.5 nm。通过SEM-EDS将NPs的Bi/Te摩尔比确定为2/3。PXRD表征显示，Bi-Te NPs与Bi₂Te₃材料相关。此外，HRTEM图像显示晶格条纹的晶面间距为0.222 nm，对应于Bi₂Te₃材料的（110）平面。线扫描分析进一步表征了Bi₂Te₃ NP，其中Bi和Te的分布遍及整个NP与HAADF-STEM-EDS元素图谱分析结果一致。

3）Bi₂Te₃ NPs可以在几乎100％的H₂O₂选择性下实现氧还原反应，在HCOOH的法拉第效率（FE）高达90％的CO₂还原反应以及在NH₃的FE达到7.9％的氮还原反应方面具有出色的活性，选择性和耐久性。

4）电化学活化后，Bi₂Te₃ NPs上发生明显的Te溶解，在活化的Bi₂Te₃ NPs中产生大量的Te空位。密度泛函理论（DFT）的计算进一步验证了Te空位的形成将显著优化表面电子分布，以实现向小分子反应的电还原。耐久性试验后，活化的Bi₂Te₃ NPs/C在小分子的还原反应中也很稳定，活性衰减可忽略不计。

Nan Zhang, et al, Exploring Bi2Te3 Nanoplates as Versatile Catalysts for Electrochemical Reduction of Small Molecules, Adv. Mater. 2020,

DOI: 10.1002/adma.201906477

https://doi.org/10.1002/adma.201906477