N2预还原的球形Bi2O3/ATO催化剂电催化还原CO2产甲酸
Spherical Bi2O3/ATO catalyst with N2 pre-reduction electrocatalytic reduction of CO2 to formic acid
Junying Yi, Yuli Chen, Dongze Lai, Bihong Lv, Xiaomin Wu, Guohua Jing*
https://doi.org/10.1016/j.jes.2023.11.009
摘要
具有Bi-O键晶体结构的Bi2O3催化剂具有更多的活性中心，与纯Bi基催化剂相比表现出更好的CO2催化性能。如何强化Bi2O3催化剂中的Bi-O键以获得更高的选择性和催化活性是一个关键的问题。本研究研发了N2预还原的球形Bi2O3/ATO催化剂，具有92.7%的高甲酸盐法拉第效率，优于现有的氧化锡催化剂。这是因为N2预还原和球形结构有助于Sn稳定Bi的氧化态，从而保留部分Bi-O结构；而Bi-O结构的存在有利于降低CO2到*OCHO反应的能垒，促进CO2-*OCHO-HCOOH路径的反应速率，从而促进甲酸盐的生成。
亮点
该研究开发了一种新型的N2预还原的球形Bi2O3/ATO催化剂，通过维持催化剂球形形态和保留催化剂中Bi-O键晶体结构，实现了高效电催化还原CO2产甲酸的目标。
Abstract
Bi2O3 catalyst with Bi-O bond crystal structure has more active sites, which shows better CO2 catalytic performance than pure Bi catalysts in many catalytic reactions. How to strengthen the Bi-O bond in Bi2O3 to obtain higher selectivity and catalytic activity is a problem worthy of consideration. Here, we develop a N2 pre-reduced spherical Bi2O3/ATO catalyst that has a high formate Faradaic efficiency of 92.7%, which is superior to the existing tin oxide catalyst. Detailed electrocatalytic analysis shows that N2 pre-reduction and spherical structure are helpful for Sn to stabilize the oxidation state of Bi, thus retaining part of the Bi-O structure. The existence of the Bi-O structure can reduce the energy barrier of the CO2 production *OCHO reaction and promote the reaction rate of the CO2-*OCHO-HCOOH path, thus promoting the formation of formate.
作者简介
第一作者
伊俊颖，华侨大学2022级博士研究生，主要研究方向为电催化还原二氧化碳产甲酸。在J. Environ. Sci.等期刊上发表论文2篇，曾参与国家重点研发计划课题的研究。
通讯作者
荆国华，华侨大学教授，博士生导师，教育部“长江学者”特聘教授、教育部新世纪优秀人才、福建省高层次A类人才。博士毕业于浙江大学，曾为清华大学环境学院、美国伊利诺伊大学香槟分校访问学者，现任华侨大学研究生院院长。兼任中国环境科学学会环境与热能利用专业委员会副主任委员、厦门市陆源环境污染治理与生态修复重点实验室主任、大气污染物与温室气体协同控制国家工程研究中心学术委员会委员等。从事大气污染控制方面的教学与科研工作，主要研究方向为二氧化碳捕集与减排、氮氧化物排放与控制、环境材料与环境催化等。围绕减污降碳，先后主持10余项国家重点研发计划大气专项课题和子课题、国家自然科学基金面上项目等国家级项目。发表SCI论文100余篇，授权国家发明专利20余项，以第一完成人获环境保护科学技术奖、福建省科技进步、厦门市科技进步各1项。
原文链接
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1001074223005028
引用格式
Junying Yi, Yuli Chen, Dongze Lai, Bihong Lv, Xiaomin Wu, Guohua Jing, 2024. Multiple interface coupling on natural tourmaline enables high-efficiency removal of antibiotic: Superior property and mechanism. J. Environ. Sci. 140, 331-340.
