开发电还原CO2反应新型催化剂

近年来，电催化还原CO2生成有经济价值的小分子产物研究受到广泛关注，但是如何实现在较负的催化电压下保持较高的催化效率，从而达到高催化产率的目标，一直是领域内的研究难点。日前，中科院青岛生物能源与过程研究所环境友好催化过程研究组设计了一种新型的二维/零维的氧化铋纳米片/氮掺杂石墨烯量子点（Bi2O3-NGQDs）复合催化剂，相关成果已在线发表于《德国应用化学》上。

据悉，环境友好催化过程研究组研究员刘立成带领团队将该复合催化剂应用于高效的电催化还原CO2生成甲酸，成功地解决了在更负电压范围内催化效率降低的难题。

研究组在前期的研究基础上发现，电催化效率在更负电压区间内的降低，主要是由于在反应过程中催化剂表面吸附的CO2分子和反应中间体的浓度不够所导致。

在该研究中，研究人员利用NGQDs表面的氨基官能团大大增强了主催化剂Bi2O3对吸附态CO2（ads）和中间体OCHO??的吸附能，同时引入NGQDs后加快了电催化反应过程中的电荷传递。氧化铋纳米片和氮掺杂石墨烯量子点之间完美的协同作用使复合催化剂在负电压区间内保持了高达95.6%的平均电流效率。

此外，研究人员还发现氮掺杂石墨烯量子点不仅能增强Bi2O3的电催化还原CO2的活性，而且能增强SnO2的电催化活性。该工作为提高其他的金属氧化物催化剂在负电压区间内的催化效率提供一种新策略。

《中国科学报》(2018-08-27第5版创新周刊)

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