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南科大AM：新型Bi掺杂非晶态SnOx纳米壳层在低过电位下高效电化学CO2RR为甲酸盐

Nanoyu
2020-07-25


新型锡基双金属材料工程可以提供诱人的催化性能来促进CO2的电化学还原。近日，南方科技大学权泽卫教授首次报道了具有天然Bi掺杂均匀非晶态SnOx壳层的Sn1-xBix合金纳米颗粒（x高达0.2）的合成，以实现高效CO2RR。

文章要点

1）通过可调摩尔比的SnCl2和BiI3前驱体的共还原，成功地合成了均匀的Sn1-xBix合金纳米颗粒。TEM和HAADF-STEM图像显示，Sn0.80Bi0.20合金纳米粒子呈球形，单分散，尺寸均匀性好。Sn0.80Bi0.20合金NPs的平均尺寸直径为19.9 ±1.2 nm，与其他Sn1-xBix的平均尺寸直径相似。HAADF-STEM图像清晰地揭示了Sn0.80Bi0.20合金纳米颗粒的原子结构。此外，Sn1-xBix合金NPs的EDS面扫图像，证实了Sn和Bi元素在整个合金NPs上的均匀分布。XRD证实了组成可调范围在x = 0至0.20之间的纯Sn1-xBix合金NPs，显示出晶体结构的均质性和无副产物。通过XPS和CV进一步研究了Sn1-xBix合金NPs上非晶氧化物纳米壳的结构特性。

2）Bi1-xSnOx纳米壳层在较宽的电位范围内（−0.67−0.92V vs RHE）以较低的过电位促进了甲酸盐的生成，比目前的氧化锡催化剂性能更好，法拉第效率超过90%。由Sn0.80Bi0.20合金纳米颗粒制备的Bi1-xSnOx纳米壳具有74.6m A cm-2的大局部电流密度和95.8%的法拉第效率。

3）详细的电催化分析和相应的密度泛函理论计算结果表明，Sn物种中Bi原子的引入通过抑制H2和CO的生成促进了甲酸盐的生成。

Qi Yang, et al, Novel Bi-Doped Amorphous SnOx Nanoshells  for Efficient Electrochemical CO2 Reduction into Formate  at Low Overpotentials, Adv. Mater. 2020

DOI: 10.1002/adma.202002822

https://doi.org/10.1002/adma.202002822




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