电催化还原CO₂制备甲酸/甲酸盐（HCOOH/HCOO^-）高附加值液体燃料是具有前景的实现碳中和技术路线，增强电催化CO₂还原反应的活性，同时保持较高的产物选择性是电催化CO₂还原实现商业化的关键。

有鉴于此，莱斯大学汪淏田教授、马萨诸塞大学洛厄尔分校车芳琳教授通过非常简单的水解反应合成金属掺杂Bi纳米片电催化剂，将这种金属掺杂Bi纳米片用于电催化还原CO₂，通过固定在多孔固体电解质层，高效制备高纯HCOOH。

本文要点

(1)

Co掺杂Bi纳米片能够显著改善CO₂电催化还原性能，当电流密度为200 mA cm^-2，并且过电势仅为1.0 V，Co掺杂Bi纳米片具有显著改善的电催化活性，而且HCOO-的选择性高达~90 %。

(2)

构筑的固体电催化反应器件和3.2 V电催化，Co掺杂Bi纳米片能够在100 h工作过程中保持~72 %法拉第效率。DFT理论计算结果说明Co掺杂Bi纳米片仅仅需要非常低的过电势生成HCOOH。Co掺杂导致关键中间体OCHO*的结合能增强，因此仅仅需要非常低的过电势。这项研究说明金属掺杂Bi纳米片能够影响化学组成，元素分布，以及形貌，能够调节表面吸附物的亲和性和反应性，因此改善电催化还原CO₂的性能。

参考文献

Rosalynn Nankya, Yuting Xu, Ahmad Elgazzar, Peng Zhu, Tae-Ung Wi, Chang Qiu, Yuge Feng, Fanglin Che, Haotian Wang, Cobalt-Doped Bismuth Nanosheet Catalyst for Enhanced Electrochemical CO₂ Reduction to Electrolyte-Free Formic acid, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202403671

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202403671