锡（Sn）和部分氧化的SnO_x基材料是CO₂RR中最有希望的非贵金属之一，能够将CO₂转化为CO和甲酸。值得注意的是，SnO_x中的氧原子在中间体的吸附中起着重要作用。然而，由于所需产物选择性低，过电势大（超过 0.8 V）和窄电势窗口等降低了CO₂RR的能量效率（EE）。此外，由于在阴极条件下，金属氧化物的还原和CO₂RR之间的竞争，O原子的引入也会使催化剂变得不稳定。因此，在电化学CO₂转化中同时提高能效和材料稳定性仍然是一项尚未解决的挑战。

有鉴于此，河南师范大学白正宇副教授，加拿大滑铁卢大学陈忠伟院士报道了用钛(Ti)修饰Sn用于构建三维有序介孔(3DOM)结构，成功地制备了Sn-Ti-O三元电催化剂，以克服现有CO₂RR结构的局限性。

文章要点

1）在一系列三元Sn-Ti-O电催化剂中，3D有序介孔(3DOM)Sn_0.3Ti_0.7O₂实现了活性中心暴露和结构稳定性之间的折衷，在低至430 mV的过电位下表现出高达71.5%的半电池EE和94.5%的法拉第效率。

2）密度泛函理论(DFT)和X射线吸收精细结构分析表明，Sn-Ti-O电催化剂中存在电子密度重构。Sn轨道带中心的下移和Ti的电荷转移共同促进了CO生成所需中间体COOH*的解离吸附。同时Ti的存在还有利于保持局部碱性环境以抑制H₂和甲酸盐的形成以及稳定氧原子来延长耐久性。

该研究为二氧化碳的高效转化提供了一种新的材料设计策略。

Guobin Wen, et al, Ternary Sn-Ti-O Electrocatalyst Boosts the Stability and Energy Efficiency of CO₂ Reduction, Angew. Chem. Int. Ed., 2020

DOI：10.1002/anie.202004149

https://doi.org/10.1002/anie.202004149