通过动态重构Bi2OS2制备硫/氧改性的铋催化剂，以实现高效的CO2电还原生成甲酸

《Journal of Colloid and Interface Science》：Engineering a sulfur/oxygen-modified bismuth catalyst via dynamic reconstruction of Bi2OS2 for efficient CO2 electroreduction to formate

　　

张欣欣|严慧欣|张一豪|王新奎|王敏

摘要

利用可再生能源将二氧化碳（CO₂）电化学转化为甲酸是一种有前景的碳中和技术，然而设计出同时具备高活性、选择性和耐久性的催化剂仍然是一个挑战。在这项研究中，我们报道了一种具有层状结构的氧化硫化铋（Bi₂OS₂）催化剂，该催化剂由[BiS₂]^?层和[Bi₂O₂]²⁺层组成。除了提供高活性的[Bi₂O₂]²⁺层（这些层含有[Bi-S₂]^?键）外，稳定的[Bi₂O₂]²⁺层还充当原子锚，有效将微量硫物种固定在与反应相关的活性位点上。实验结果表明，Bi₂OS₂在-0.88 V（相对于标准氢电极RHE）的电压下实现了90.1%的甲酸法拉第效率，并且能够稳定运行100小时。在流动电池中，Bi₂OS₂在-50至-400 mA cm^-2的宽电流范围内仍保持90%以上的效率。这项工作不仅展示了一种高性能催化剂，还提出了一种基于前驱体引导的策略来构建多阴离子稳定的活性位点，为开发先进的二氧化碳还原电催化剂提供了一条通用途径。