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Oxygen vacancy stabilized Bi2O2CO3 nanosheet for CO2 electroreduction at low overpotential enables energy efficient CO-production of formate
InfoMat ( IF 22.7 ) Pub Date : 2022-11-02 , DOI: 10.1002/inf2.12375 Yangyang Zhang 1 , Yanxu Chen 2 , Rong Liu 1 , Xiaowen Wang 1 , Huanhuan Liu 1 , Yin Zhu 1 , Qizhu Qian 1 , Yafei Feng 1 , Mingyu Cheng 1 , Genqiang Zhang 1
InfoMat ( IF 22.7 ) Pub Date : 2022-11-02 , DOI: 10.1002/inf2.12375 Yangyang Zhang 1 , Yanxu Chen 2 , Rong Liu 1 , Xiaowen Wang 1 , Huanhuan Liu 1 , Yin Zhu 1 , Qizhu Qian 1 , Yafei Feng 1 , Mingyu Cheng 1 , Genqiang Zhang 1
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Bismuth-based electrocatalysts are promising candidates for electrochemical CO2 reduction to formate attributing to the accelerated formation of *OCHO intermediate, while the high-energy consumption remains a major challenge for practicability. Herein, we present the ultrathin Bi2O2CO3 nanosheets with abundant oxygen vacancy (Vo-BOC-NS) reconstructed from S, N-co-doped bismuth oxides that can act as durable electrocatalyst for CO2-to-formate conversion with faradic efficiency (FEformate) of >95%, partial current density of 286 mA cm−2 with energy efficiency of 73.8% at −0.62 V (vs. RHE) and low overpotential of 200 mV in a flow electrolyzer. The theoretical calculations decipher that the oxygen vacancy can optimize *OCOH adsorption/desorption for the accelerated conversion kinetics. The pair-electrosynthesis tactic of formate co-production can enable a superior FEformate of >90% at wide cell voltage of 2–3.3 V and total yield rate of 3742 μmol cm−2 h−1 at 3.3 V, suggesting great potential for future industrialization.
中文翻译：
氧空位稳定的 Bi2O2CO3 纳米片用于低过电位下的 CO2 电还原，可实现甲酸盐的节能 CO 生产
铋基电催化剂是用于将 CO 2电化学还原为甲酸盐的有前途的候选者，归因于加速形成 *OCHO 中间体，而高能耗仍然是实用性的主要挑战。在此，我们展示了由 S、N 共掺杂氧化铋重建的具有丰富氧空位 ( Vo -BOC-NS) 的超薄 Bi 2 O 2 CO 3纳米片，它可以作为 CO 2到甲酸盐转化的持久电催化剂法拉第效率（FE甲酸盐）>95%，部分电流密度为 286 mA cm −2在-0.62 V（相对于 RHE）时的能量效率为 73.8%，在流动电解槽中的过电势低至 200 mV。理论计算表明，氧空位可以优化 *OCOH 吸附/解吸以加速转化动力学。甲酸盐联合生产的电对电合成策略可以在 2-3.3 V 的宽电池电压下实现 >90% 的优异 FE甲酸盐，在 3.3 V 下的总产率为 3742 μmol cm −2 h −1，表明具有巨大的潜力未来工业化。
更新日期：2022-11-02
中文翻译：
氧空位稳定的 Bi2O2CO3 纳米片用于低过电位下的 CO2 电还原，可实现甲酸盐的节能 CO 生产
铋基电催化剂是用于将 CO 2电化学还原为甲酸盐的有前途的候选者，归因于加速形成 *OCHO 中间体，而高能耗仍然是实用性的主要挑战。在此，我们展示了由 S、N 共掺杂氧化铋重建的具有丰富氧空位 ( Vo -BOC-NS) 的超薄 Bi 2 O 2 CO 3纳米片，它可以作为 CO 2到甲酸盐转化的持久电催化剂法拉第效率（FE甲酸盐）>95%，部分电流密度为 286 mA cm −2在-0.62 V（相对于 RHE）时的能量效率为 73.8%，在流动电解槽中的过电势低至 200 mV。理论计算表明，氧空位可以优化 *OCOH 吸附/解吸以加速转化动力学。甲酸盐联合生产的电对电合成策略可以在 2-3.3 V 的宽电池电压下实现 >90% 的优异 FE甲酸盐，在 3.3 V 下的总产率为 3742 μmol cm −2 h −1，表明具有巨大的潜力未来工业化。
京公网安备 11010802027423号