以高选择性和高效率的方式电化学CO₂还原是将CO₂用于生产化学品和燃料的关键一步。纳米Ag催化剂已被证明是CO₂转化为CO的有效候选催化剂。然而，其模糊的本征CO2催化活性的和暴露活性位点密度的最大化极大地限制了Ag在实用化电催化器件方面的应用。

近日，法国蒙彼利埃大学Damien Voiry报道了一种利用自组装通过制备超结构（2D Ag-SSs）来优先暴露二维Ag纳米棱柱（2D Ag-NPs）边缘位置的策略。

文章要点

1）密度泛函理论（DFT）计算表明，由于较高的局域电子密度，2D Ag-NPs的边缘和拐角位置可以降低与形成*COOH中间体有关的质子耦合电子转移（PCET）的能垒。

2）通过控制纳米棱柱基面之间的范德华相互作用，研究人员成功地实现了2D Ag-NPs的垂直堆积。具体来说，2D Ag-SSs的结构优先地暴露了纳米棱柱的Ag边缘，达到了数值预测的95%以上，从而最大限度地暴露了活跃的边缘和拐角位置。

3）实验结果显示，垂直组装后，2D Ag-SSs的催化活性比未组装的2D Ag-NPs的活性得到了明显增强，其起始电位仅为152 mV（vs RHE），CO法拉第效率（FE_CO）为96.3%，在−600mV（vs RHE）时的部分能量效率为70.5%，并且具有良好的长期稳定性，100 h内CO₂RR电流密度和FE_CO的变化可以忽略不计。

此外，结合物理表征和电化学测量，研究人员确定了从边缘肋面和基面析出CO的过电位分别约190 和590 mV。

参考文献

Kun Qi, et al, Enhancing the CO₂‑to-CO Conversion from 2D Silver Nanoprisms via Superstructure Assembly, ACS Nano, 2021

DOI: 10.1021/acsnano.1c01281

https://doi.org/10.1021/acsnano.1c01281