电催化转化二氧化碳（CO₂）有望平衡碳循环，同时生产增值原料。CO₂还原反应路径复杂，产物众多。其中，甲酸（或甲酸盐）是CO₂还原的重要液体产物，反应路径简单，只涉及两个电子的转移。此外，甲酸也是重要的储氢材料和一种关键的化学中间体，具有重要的工业意义。然而，电化学CO₂还原目前面临着诸多挑战，包括反应动力学迟缓，析氢竞争反应和目标产物选择性较低等。因此，开发经济、稳定、高效的CO₂还原电催化材料是实现电化学CO₂还原技术大规模应用的关键所在。

有鉴于此，华中科技大学夏宝玉教授，设计制备了具有大量锌空位的超薄ZnIn₂S₄纳米片，用于电化学还原CO₂形成甲酸。

本文要点

1）报道了通过简单的超声波破碎法制备了具有大量锌空位的超薄ZnIn₂S₄纳米片。所合成的ZIS-NS对电化学CO₂还原具有显著的增强活性和选择性。

2）活性的显著增强主要是由于伴随大量Zn空位的独特纳米片结构所引起的活性位点浓度、反应动力学和中间体结合能的协同优化，即更高的ECSA、更快的电子转移和更低的COOH*形成能。

3）具体来说，在流动电池配置中，通过超薄ZnIn₂S₄纳米片可实现245 mA cm^-2的电流密度，生成甲酸的法拉第效率为94％。实验和理论结果表明，具有高电化学活性表面积的超薄ZnIn₂S₄纳米片中大量的Zn空位协同优化了中间结合能，有助于提高选择性和活性。

总之，该工作为设计高效的选择性CO₂电还原催化剂提供了指导。

参考文献：

Bao Yu Xia. Exfoliated Ultrathin ZnIn₂S₄ Nanosheets with Abundant Zinc Vacancies for Enhanced CO₂ Electroreduction to Formate. ChemSusChem, 2020.

DOI: 10.1002/cssc.202002785

https://doi.org/10.1002/cssc.202002785