Interfacial engineering of SnO2/Bi2O2CO3 heterojunction on heteroatoms-doped carbon for high-performance CO2 electroreduction to formate

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作者
Danni Wang,Tingting Sun,Lianbin Xu,Lei Gong,Baotong Chen,Pianpian Zhang,Tianyu Zheng,Qingmei Xu,Houhe Pan,Yuexing Zhang,Jianzhuang Jiang
出处
期刊:Nano Research [Springer Science+Business Media]
卷期号:16 (2): 2278-2285 被引量:25
标识
DOI:10.1007/s12274-022-5058-z
摘要

Electrochemical CO2 reduction is a viable, economical, and sustainable method to transform atmospheric CO2 into carbon-based fuels and effectively reduce climate change and the energy crisis. Constructing robust catalysts through interface engineering is significant for electrocatalytic CO2 reduction (ECR) but remains a grand challenge. Herein, SnO2/Bi2O2CO3 heterojunction on N,S-codoped-carbon (SnO2/BOC@NSC) with efficient ECR performance was firstly constructed by a facile synthetic strategy. When the SnO2/BOC@NSC was utilized in ECR, it exhibits a large formic acid (HCOOH) partial current density (JHCOOH) of 86.7 mA·cm−2 at −1.2 V versus reversible hydrogen electrode (RHE) and maximum Faradaic efficiency (FE) of HCOOH (90.75% at −1.2 V versus RHE), respectively. Notably, the FEHCOOH of SnO2/BOC@NSC is higher than 90% in the flow cell and the JHCOOH of SnO2/BOC@NSC can achieve 200 mA·cm−2 at −0.8 V versus RHE to meet the requirements of industrialization level. The comparative experimental analysis and in-situ X-ray absorption fine structure reveal that the excellent ECR performance can be ascribed to the synergistic effect of SnO2/BOC heterojunction, which enhances the activation of CO2 molecules and improves electron transfer. This work provides an efficient SnO2-based heterojunction catalyst for effective formate production and offers a novel approach for the construction of new types of metal oxide heterostructures for other catalytic applications.
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