基于Cu–Bi纳米棒阵列的电化学合成HCOOH的研究

从CO 2构建块精确电化学合成商品化学品和燃料提供了一条有前途的路线，以关闭人类活动的碳循环，利用可再生但间歇性的电力存储于温室气体分子中。在这里，我们报告了在多尺度优化的Cu–Bi阴极架构上进行的CO 2到HCOOH的尖端性能，实现了在水性电解槽中超过95%的甲酸法拉第效率，在以100 mA cm −2操作200小时的固态电解槽中达到99.8%以上的C基HCOOH纯度，以及39.2%的能量效率，同时水性HCOOH浓度可调范围为2.7至92.1 wt%。通过结合的二维反应相图和有限元分析，我们强调了Cu和Bi的局部几何形状在增强*COOH和*OCHO等关键中间体的吸附强度方面的作用，而晶体轨道哈密顿人口分析则解释了η 2 (O,O)-OCHO在促进HCOOH电合成过程中的适度结合强度对Cu掺杂Bi表面的重要贡献。这项研究的发现不仅揭示了精确CO 2增值的调控要素，还为在广泛的电合成系统中推进活性和选择性优化提供了不同的研究范式。