通过电催化将二氧化碳（CO₂）转化为高价值燃料和化学原料是实现碳中和的一个有前途的解决方案。目前，人们一直在努力开发具有高性能、可大规模生产和经济高效的催化剂，这反过来又需要人们对催化界面的操作细节有更精确的了解，并对反应途径进行精细控制。

近日，南京大学丁梦宁教授，南京师范大学李亚飞教授报道了合成了一种Aurivillius相的单分子膜Bi₂WO₆，并将其用于电催化CO₂转化为甲酸盐。

文章要点

1）实验结果显示，Bi₂WO₆在− 1.0 V（vs RHE）时用于催化CO₂RR显示出98.64%以上的超高甲酸盐FE，在1.3 V（vs RHE）下表现出47.18 mA/cm²的高电流密度，在H型电池中表现出宽的高FEs（>90%）的电催化窗口。其在工业生产中具有广阔的应用前景，在具有气体扩散电极的流动池装置中，电流密度超过250 mA/cm², FE值超过97.52%。

2）密度泛函理论（DFT）计算揭示了Bi₂WO₆光催化CO₂转化过程中选择性产物和不同反应路径的基本依据，表明了半导体单层Bi₂WO₆作为一种潜在的双功能催化材料在控制生产C₁基化学燃料和原料方面的独特特性。

3）研究人员进一步利用片上CV、ETS、在位拉曼光谱和电化学阻抗谱(EIS)同时测量了单层Bi₂WO₆在电催化CO₂还原过程中的变化，发现单层Bi₂WO₆在CO₂还原过程中发生了前所未有的相变。中间金属态的识别为Bi基电催化系统提供了新的机理洞察力，并促进了其在未来可持续能源技术中的潜在设计和开发。

参考文献

Shengtang Liu, et al, Efficient CO₂ Electroreduction with a Monolayer Bi₂WO₆ through aMetallic Intermediate Surface State, ACS Catal.2021

DOI: 10.1021/acscatal.1c02495

https://doi.org/10.1021/acscatal.1c02495