電化學(xué)CO2還原反應(yīng)（CO2RR）的實際應(yīng)用受到競爭性析氫反應(yīng)（HER）和缺乏pH通用催化劑的阻礙。在CO2RR條件下，通過原位重構(gòu)Bi2Te4O11 NR合成了Te改性的Bi納米棒（Te-Bi NRs）。研究表明，在CO2RR過程中，Bi2Te4O11 NR的重構(gòu)過程可以分解為三個不同的步驟，即Bi2Te4TO11的破壞、Te/Bi相的形成和Te的溶解。由此獲得的Te-Bi NRs在全pH條件下（酸性、中性和堿性）都表現(xiàn)出高的甲酸選擇性和穩(wěn)定性。在流動池反應(yīng)器中，Te-Bi NRs在300 mA cm-2的高電流密度下分別實現(xiàn)了高達(dá)94.3%、96.4%和91.0%的HCOOH法拉第效率。DFT計算以及原位光譜測試表明，Te的存在可以調(diào)節(jié)Bi位點使其處于缺電子狀態(tài)，增強了*OCHO中間體的吸附強度，并顯著抑制了競爭性HER和CO的產(chǎn)生。本研究突出了催化劑在運行條件下重構(gòu)的重要影響，并為設(shè)計高活性和穩(wěn)定的電催化劑以實現(xiàn)CO2還原反應(yīng)提供了見解。

近日，我校王舜/金輝樂/王娟團(tuán)隊在國際頂級期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》發(fā)表題為“The Reconstruction of Bi2Te4O11 Nanorods for Efficient and pH-universal Electrochemical CO2 Reduction”的論文。在這項工作中，通過在CO2RR條件下原位重構(gòu)Bi2Te4O11 NRs來開發(fā)Te修飾的Bi納米棒（Te-Bi NRs）。使用原位X射線衍射（XRD）和原位拉曼光譜對CO2RR過程中Bi2Te4O11 NRs的復(fù)雜重構(gòu)過程進(jìn)行了全面分析。該分析揭示了三個不同的步驟：Bi2Te4O11的分解、Te/Bi相的形成和Te的溶解。Te-Bi NRs在CO2RR中對甲酸鹽表現(xiàn)出非常高的性能，在所有pH條件下（酸性、中性和堿性）都表現(xiàn)出優(yōu)異的選擇性和穩(wěn)定性。具體而言，在中性、堿性和酸性條件下的流動池反應(yīng)器中，在300 mA cm-2的高電流密度下分別實現(xiàn)了高達(dá)94.3%、96.4%和91.0%的HCOOH法拉第效率，超過了工業(yè)要求（>200 mA cm-2）。值得注意的是，在這種高電流密度下，可以穩(wěn)定運行120多個小時。結(jié)合了密度泛函理論（DFT）計算和原位紅外光譜（ATR-FTIR）全面揭示了Te的存在會使得Bi位點的呈現(xiàn)出缺電子狀態(tài)，從而增強*OCHO中間體的吸附強度，同時顯著抑制競爭性HER和CO的產(chǎn)生。

相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于近期的《Angew. Chem. Int. Ed.》 （DOI: 10.1002/anie.202408849），溫州大學(xué)為第一通訊單位，化學(xué)與材料工程學(xué)院研究生博士后陳佳東和博士毛挺杰為共同第一作者，我校青年教師王娟副教授、金輝樂與王舜教授為該論文共同通訊作者，相關(guān)工作受到國家自然科學(xué)基金（52272088，22105146，52331009）和浙江省博士后科研優(yōu)先資助項目（ZJ2023123）項目的資助。

原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202408849