成果简介
电化学CO2还原反应（CO2RR）利用可再生电力生产高附加值化学品，为碳循环提供了一条替代的清洁途径。然而，铋基催化剂在将CO2和水转化为甲酸盐方面显示出巨大的潜力，但它们的整体效率仍然受到弱CO2吸附、低电导率和CO2分子缓慢传质的阻碍。本文，北京理工大学殷安翔《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Boosting CO2 Electroreduction on Bismuth Nanoplates with a Three-Dimensional Nitrogen-Doped Graphene Aerogel Matrix”的论文，研究提出一种合理调制的氮掺杂石墨烯气凝胶基质（NGA）可以通过调节铋的电子结构和调节化学反应和传质环境的界面，显著提高铋纳米板（BiNP）的CO2RR性能。
特别是，通过用水合肼还原氧化石墨烯（GO）制备的NGA（表示为NGAhdrz）表现出显著增强的强金属-载体相互作用（SMSI）、增加的比表面积、增强的CO2吸附和调节的润湿性。因此，Bi/NGAhdrz表现出显著提高的CO2RR特性，在51.4 mA cm-2的电流密度下，在−1.0 V的电位下，相对于水溶液中的可逆氢电极（vs RHE），甲酸盐的法拉第效率（FE）为96.4%。
图文导读
方案1。不同碳材料（CB、GA和NGAhdrz）负载的铋催化剂的合成过程和CO2RR性能示意图
图1。BiOCl/NGAhdrz、BiOCl/NGAammn和BiOCl/GA的形态和结构表征。
图2:原位电还原法制备的负载型铋催化剂的结构表征
图3。Bi/NGAhdrz、Bi/NGAmmn、Bi/GA和Bi/CB的CO2RR性能
小结
综上所述，我们证明了合理设计的三维NGA基质可以增强铋纳米催化剂的CO2RR特性。这一策略可能为先进的CO2RR催化剂的设计带来启示，并在更多的新兴电催化系统中找到更广泛的应用。
文献：https://doi.org/10.1021/acsami.3c02578
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