中空碳球铋催化剂

高效制甲酸

中空纳米碳球限域铋基活性组分，提升CO₂电还原制甲酸速率与稳定性。

Ren, Mingye · Shihao, Han · Jingbing, Hu · Zhao, Kun · Gao, Pan · 杨少霞

Gongcheng Kexue Yu Jishu/Advanced Engineering Science 2025

具体参数

甲酸生成速率

{'zh': '1 108.11', 'en': '1 108.11'} μmol/L/h/cm²

法拉第效率

{'zh': '54.73', 'en': '54.73'} %

Bi负载量

{'zh': '2.0', 'en': '2.0'} mmol/L

技术优势

限域防团聚

中空纳米碳球的纳米限域效应抑制了Bi⁰和Bi₂O₃活性组分的团聚，使负载量从2.0增加到3.0 mmol/L时颗粒尺寸无明显变化。

价态转变加速电子转移

Bi⁰和Bi₂O₃之间的化学价态转变进一步加速了电子转移能力，降低电荷转移电阻。

宽pH适应

Bi₂O₃@HCS-2催化剂在磷酸盐缓冲液中表现出宽pH范围的良好适应性，可用于不同pH条件的CO₂电还原。

五次循环稳定

通过五次连续循环实验证明了Bi₂O₃@HCS-2催化剂在CO₂还原制甲酸中的良好稳定性。

应用场景

• CO₂电还原：作为电催化剂直接用于CO₂还原反应，将CO₂转化为甲酸，实现碳资源的循环利用。
• 电催化剂：作为高性能铋基电催化剂，可替代传统低活性催化剂，用于构建高效电解体系。
• 甲酸合成：在温和条件下电催化合成甲酸，替代能耗高的传统工业合成工艺。
• 碳捕集与利用：将捕集的CO₂电化学转化为甲酸，实现碳的固定与增值利用。
• 电化学转化：利用电化学方法将CO₂还原为甲酸，实现电能到化学能的转化。