3月30日，《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）雜志在線刊發了化學與化工學院夏寶玉教授團隊最新研究成果“Metal‐Organic Frameworks‐derived Carbon Nanorods Encapsulated Bismuth Oxides for Rapid and Selective CO2 Electroreduction to Formate.”我校為唯一完成單位，夏寶玉教授為唯一通訊作者。
高效二氧化碳（CO2）轉化技術有望降低大氣中過高的CO2濃度并生產高賦值化學品，這對于緩解能源和環境問題而言有著非常重要的應用前景。作為最重要的還原產物，甲酸是非常有價值的液體燃料，而且反應路徑簡單，只涉及兩個電子的轉移。然而，當前CO2還原制甲酸仍面臨著諸多挑戰，包括反應動力學遲緩，甲酸選擇性較低等。因此，開發經濟、穩定、高選擇性的電催化材料是實現電化學CO2還原制甲酸技術大規模應用的關鍵所在。
基于此，華中科技大學夏寶玉教授課題組在強化Bi基催化劑中的Bi-O鍵晶體結構研究基礎上(ACS Catalysis 2020, 10, 743-750)，設計制備一種新型的碳納米棒封裝氧化鉍催化劑。該催化劑可以有效地將CO2電催化還原為甲酸 (Angew. Chem.Int.Ed.2020.DOI:10.1002/anie.202000657)。實驗結果表明，Bi2O3@C中的協同作用促進了CO2的快速選擇性還原，其中Bi2O3有助于改善反應動力學和甲酸選擇性，而碳基質則有助于提高甲酸生產的活性和電流密度。在催化CO2還原為甲酸的過程中，該合成的催化劑的起始電位低至‐0.28 V vs. RHE，部分電流密度超過200 mA cm‐2，生成甲酸的法拉第效率高達93％，而且表現出優異的穩定性。該工作為高效甲酸生產提供了一種基于鉍的MOF基衍生催化劑，并且有助于推動電催化CO2轉化技術的進一步發展。
此外，該研究團隊致力于二氧化碳的資源化利用研究。相關工作包括開發高效銅基催化劑用于二氧化碳還原產生高賦值產物(Applied Catalysis B: Environmental 2019, 255, 117736; Journal of Catalysis 2020, 381, 608), 并對其服役過程中的關鍵催化表界面演變進行研究(Chemical Science 2019, 10, 7975; ACS Catalysis 2020, 10, 4640)、設計開發高效轉換器件(Angew. Chem. Int. Ed. 2020.DOI:10.1002/anie.202000657)等，有望推動二氧化碳資源化利用進一步發展。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202000657
