Angew：In2O3纳米晶上电化学CO2还原的尺寸相关的选择性

Nanoyu

2021-05-11

阐明纳米结构催化剂的结构-性能关系具有重要意义。对催化剂颗粒尺寸的调节不仅会影响到催化剂的表面积，而且会影响催化剂的局部电子结构，从而有效调节催化剂性能。

近日，中科院兰州化物所何林研究员，苏州大学李彦光教授，王璐教授报道了在转化的In₂O₃纳米晶上独特的、依赖于尺寸的CO₂RR选择性。

文章要点

1）通过调节前驱体浓度和反应温度，研究人员在油胺中用简单的溶剂热法制备了In₂O₃（5 nm NPs和15 nm纳米立方体）。它们具有粒度分布集中，结晶度高的特点。X射线光电子能谱（XAS）分析结果表明，In原子随着粒径的减小，配位变得越来越不饱和，对于5 nm-NPs，测得平均CN_In-In为1.3。

2）这些In₂O₃纳米晶作为预催化剂，在CO₂RR反应中被还原为In纳米晶。与块状In箔和r-200 nm立方体相比，这种r-15 nm纳米立方体在0.5 M KHCO₃中具有出色的CO₂RR选择性和催化活性。在-0.7~-0.9 V范围内，甲酸盐的法拉第效率大于90%，优于以往文献报道的大多数In基纳米结构催化剂。

3）研究发现，进一步减小颗粒尺寸不利于抑制析氢副反应。密度泛函理论（DFT）计算结果表明，减小粒径增强了对所有反应中间产物的吸附。特别是，HER在较小尺寸时变得相对有竞争力，从而降低了甲酸盐的选择性。

这项研究揭示了In基纳米结构的结构-性能关系，并证明了在催化剂设计中，并不是越小越好。

参考文献

Yang Huang, et al, Size-Dependent Selectivity of Electrochemical CO₂ Reduction on Converted In₂O₃ Nanocrystals, Angew. Chem. Int. Ed., 2021

DOI：10.1002/anie.202105256

https://doi.org/10.1002/anie.202105256