Boron Phosphide Nanoparticles: A Nonmetal Catalyst for High‐Selectivity Electrochemical Reduction of CO2 to CH3OH

电催化剂 磷化物 法拉第效率 选择性 催化作用 材料科学 可逆氢电极 电化学 无机化学 纳米颗粒 金属 电极 非金属 纳米技术 化学 物理化学 工作电极 冶金 有机化学
作者
Shiyong Mou,Tongwei Wu,Junfeng Xie,Ya Zhang,Lei Ji,Hong Huang,Ting Wang,Yonglan Luo,Xiaoli Xiong,Bo Tang,Xuping Sun
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:31 (36) 被引量:218
标识
DOI:10.1002/adma.201903499
摘要

Electrocatalysis has emerged as an attractive way for artificial CO2 fixation to CH3 OH, but the design and development of metal-free electrocatalyst for highly selective CH3 OH formation still remains a key challenge. Here, it is demonstrated that boron phosphide nanoparticles perform highly efficiently as a nonmetal electrocatalyst toward electrochemical reduction of CO2 to CH3 OH with high selectivity. In 0.1 m KHCO3 , this catalyst achieves a high Faradaic efficiency of 92.0% for CH3 OH at -0.5 V versus reversible hydrogen electrode. Density functional theory calculations reveal that B and P synergistically promote the binding and activation of CO2 , and the rate-determining step for the CO2 reduction reaction is dominated by *CO + *OH to *CO + *H2 O process with free energy change of 1.36 eV. In addition, CO and CH2 O products are difficultly generated on BP (111) surface, which is responsible for the high activity and selectivity of the CO2 -to-CH3 OH conversion process.
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