電催化還原CO2的新型催化劑

　　近年來，電催化還原CO2生成有經濟價值的小分子產物研究受到廣泛關注，但是如何實現在較負的催化電壓下保持較高的催化效率，從而達到高催化產率的目標，一直是領域內的研究難點。日前，中科院青島生物能源與過程研究所環境友好催化過程研究組設計了一種新型的二維/零維的氧化鉍納米片/氮摻雜石墨烯量子點（Bi2O3-NGQDs）復合催化劑，相關成果已在線發表于《德國應用化學》上。

　　據悉，環境友好催化過程研究組研究員劉立成帶領團隊將該復合催化劑應用于高效的電催化還原CO2生成甲酸，成功地解決了在更負電壓范圍內催化效率降低的難題。

　　研究組在前期的研究基礎上發現，電催化效率在更負電壓區間內的降低，主要是由于在反應過程中催化劑表面吸附的CO2分子和反應中間體的濃度不夠所導致。

　　在該研究中，研究人員利用NGQDs表面的氨基官能團大大增強了主催化劑Bi2O3對吸附態CO2（ads）和中間體OCHO?觹的吸附能，同時引入NGQDs后加快了電催化反應過程中的電荷傳遞。氧化鉍納米片和氮摻雜石墨烯量子點之間完美的協同作用使復合催化劑在負電壓區間內保持了高達95.6%的平均電流效率。

　　此外，研究人員還發現氮摻雜石墨烯量子點不僅能增強Bi2O3的電催化還原CO2的活性，而且能增強SnO2的電催化活性。該工作為提高其他的金屬氧化物催化劑在負電壓區間內的催化效率提供一種新策略。