Nano-Falten induzierte Sn-Bi bimetallische Schnittstellenmuster mit moderatem Elektronenspeicher für eine hocheffiziente CO2-Elektroreduktion

Die CO2-Elektroreduktion bietet einen attraktiven Ansatz zur globalen Kohlenstoffneutralität. Die industrielle CO2-Elektrolyse zur Formiatproduktion erfordert erhöhte Stromdichten, die durch die Schwierigkeit, die konkurrierenden Zwischenprodukte (COOH* und HCOO*) präzise in Einklang zu bringen, begrenzt ist. Hierbei werden nano-Falten-induzierte Sn-Bi bimetallische, schnittstellenreiche Materialien in situ durch maßgeschneiderte Elektroabsetzung unter CO2-Elektrolysebedingungen entworfen, um die Formiatproduktion erheblich zu beschleunigen. Im Vergleich zu Sn-Bi-Massenlegierungen und reinem Sn liefert dieses Sn-Bi-Schnittstellenmuster eine optimale Verschiebung des Sn p-Band-Zentrums, entsprechend einer moderaten Valenzelektronenverarmung, was zu einer abgeschwächten Sn-C-Hybridisierung der konkurrierenden COOH* und einer geeigneten Sn-O-Hybridisierung von HCOO* führt. Eine überlegene partielle Stromdichte von bis zu 140 mA/cm2 für Formiat wird erreicht. Eine hohe Faraday-Effizienz (>90%) wird bei einem breiten Spannungsfenster mit einer Haltbarkeit von 160 Stunden aufrechterhalten. In dieser Arbeit steigern wir das Schnittstellendesign hochaktiver und stabiler Materialien für eine effiziente CO2-Elektroreduktion.