近日，Nature Communications杂志在线发表了我院李彦光教授课题组与南京师范大学李亚飞教授课题组合作的突破性研究成果： 利用原位拓扑转化机制成功地制备出超薄铋纳米片催化剂用于电催化还原CO2制备甲酸盐的反应，该成果极大地推动二维铋烯材料在电催化CO2还原领域的潜在应用。
电催化CO2还原被认为是最具有应用前景的CO2转化技术之一。该工艺过程相对简单、无污染，而且所需的电能可以直接从太阳能、风能等可再生能源中转化获取，能够实现真正意义上的碳循环利用。尽管人们很早就开始了这一领域的研究，但是现有催化材料和反应体系仍然面临着反应转化效率低、产物选择性不理想等一系列问题。如何通过设计和调控材料的组成、结构与表界面来提升反应的效率和选择性是电催化CO2还原的关键科学问题。基于此，李彦光教授课题组重点探究了碘氧化铋纳米片向金属单质铋纳米片原位拓扑转化的机制，阐明了拓扑转化过程中晶体结构的变化规律，并在电化学还原的条件下制备出仅有几个原子层厚度的超薄铋纳米片（BiNS）。该催化剂在较低的过电位下表现出优异的电催化CO2还原活性和理想的甲酸盐选择性。DFT结果进一步证实了BiNS材料暴露的（001）晶面更有利于OCHO*中间体的吸附与稳定，从而加快了CO2活化转化生成甲酸盐的动力学过程，使其具有接近100%的甲酸盐选择性。同时，将BiNS催化剂与Ir/C析氧催化剂进行有效集成，该体系在两节AA碱性电池的驱动下能够实现CO2还原与水氧化的同步反应，表现出~95%的甲酸盐选择性和~47%的电能到化学能的转化效率。本工作不仅提供了一种制备超薄二维铋纳米材料的合成方法，还从原子尺度上探究了材料结构与电催化性能间的构效关系。
李彦光教授课题组成立五年来，已在Nature Communications、Chemical Society Reviews、Chem、PNAS、Angewandte Chemie-International Edition、Advanced Materials等国际期刊上发表论文50多篇。此次发表的科研成果是课题组的又一重要科研突破，在此向李彦光教授课题组表示祝贺！
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-018-03712-z
李彦光教授课题组链接：http://web.suda.edu.cn/yanguang/index.html
责任编辑：向丹婷