锡基材料被认为是将CO₂电还原（CO₂RR）生成甲酸盐（HCOO^-）的有前景的催化剂。然而，它们的选择性和活性不足仍然是巨大的挑战。近日， 浙江大学Yang Hou，中科院大连化物所Jianping Xiao，纽约州立大学Gang Wu等报道合成了一种同时具有N掺杂和氧空位的新型SnO₂纳米片（V_O富集的N-SnO₂ NS）催化剂，该催化剂可促进CO₂转化为HCOO^-。

本文要点：

1）实验表明，由于N掺杂剂和V_O可能的协同作用，富含V_O的N-SnO₂ NS表现出高的CO₂RR选择性。在-0.9 V时HCOO^-法拉第效率（FE）为83％；在-0.9至-1.2 V的宽电位范围内，所有C₁产物（HCOO-和CO）的FE> 90％。

2）低配位Sn–N结构是V_O和N掺杂物协同作用下调节的具有最佳电子和几何结构的活性位点。

3）理论计算表明，富含V_O的N-SnO₂ NS上的HCOO*质子化的反应自由能降低，从而提高了HCOO^-的选择性。H*吸附能减弱抑制了CO₂RR的主要副反应析氢反应。

4）此外，作者使用富含V_O的N-SnO₂ NS作为阴极的Zn-CO₂电池和CO₂RR-OER电解槽证明了将电化学装置与可再生能源（例如太阳能）直接将CO₂转化为HCOO^-的巨大潜力。

Zhongjian Li, et al. Elucidation of the Synergistic Effect of Dopants and Vacancies on Promoted Selectivity for CO₂ Electroreduction to Formate. Adv. Mater., 2020

DOI: 10.1002/adma.202005113

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202005113