Angew：电化学重构Bi-MOF高选择性CO2还原

纳米技术

2021-07-09

在催化反应过程中检测和调控材料的结构变化对于明确催化反应活性位点、揭示反应机理、设计高性能催化材料非常重要，有鉴于此，阿德莱德大学乔世璋等报道Bi基MOF材料在电催化CO₂还原反应的变化过程，通过原位Raman光谱表征、非原位电子显微镜，揭示Bi-MOF电化学催化过程发生包含两个步骤的结构重构：1. 电解液介导Bi-MOF解离和转变为Bi₂O₂CO₃；2. 在过电势中，Bi₂O₂CO₃还原为Bi。

通过DFT计算、动力学分析、原位红外光谱表征，对反应机理进行揭示。

本文要点：

（1）

催化剂的两步转化过程中，第一步导致催化剂的缺陷位点、催化剂最终形貌，第二步明确催化剂的元素价态和催化剂的元素组成。作者发现通过调控碳酸盐的浓度，能够合成不同厚度的Bi₂O₂CO₃纳米片和Bi纳米片，因此表现不同的催化活性。通过原位催化剂转化，生成了3.5 nm厚Bi纳米片，生成甲酸盐的过程中实现了92 %的法拉第效率。通过这种两步催化剂重构，形成了丰富的不饱和Bi原子位点，有助于*OCHO中间体脱附。

（2）

这种Bi催化剂的结构重组在选择性合成甲酸盐，实现了优异的反应活性、选择性、耐久性，其中不饱和状态的界面Bi原子位点作为催化活性位点。

参考文献

Dazhi Yao, Dr. Cheng Tang, Dr. Anthony Vasileff, Dr. Xing Zhi, Dr. Yan Jiao, Prof. Shi-Zhang Qiao*, The Controllable Reconstruction of Bi-MOFs for Electrochemical CO₂ Reduction through Electrolyte and Potential Mediation, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202104747

https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202104747