電化學CO2還原反應（CO2RR）的實際應用受到競爭性析氫反應（HER）和缺乏pH通用催化劑的阻礙。在CO2RR條件下，通過原位重構Bi2Te4O11 NR合成了Te改性的Bi納米棒（Te-Bi NRs）。研究表明，在CO2RR過程中，Bi2Te4O11 NR的重構過程可以分解為三個不同的步驟，即Bi2Te4TO11的破壞、Te/Bi相的形成和Te的溶解。由此獲得的Te-Bi NRs在全pH條件下（酸性、中性和堿性）都表現出高的甲酸選擇性和穩定性。在流動池反應器中，Te-Bi NRs在300 mA cm-2的高電流密度下分別實現了高達94.3%、96.4%和91.0%的HCOOH法拉第效率。DFT計算以及原位光譜測試表明，Te的存在可以調節Bi位點使其處于缺電子狀態，增強了*OCHO中間體的吸附強度，并顯著抑制了競爭性HER和CO的產生。本研究突出了催化劑在運行條件下重構的重要影響，并為設計高活性和穩定的電催化劑以實現CO2還原反應提供了見解。
近日，溫州大學王舜/金輝樂/王娟團隊在國際頂級期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》發表題為“The Reconstruction of Bi2Te4O11 Nanorods for Efficient and pH-universal Electrochemical CO2 Reduction”的論文。在這項工作中，通過在CO2RR條件下原位重構Bi2Te4O11 NRs來開發Te修飾的Bi納米棒（Te-Bi NRs）。使用原位X射線衍射（XRD）和原位拉曼光譜對CO2RR過程中Bi2Te4O11 NRs的復雜重構過程進行了全面分析。該分析揭示了三個不同的步驟：Bi2Te4O11的分解、Te/Bi相的形成和Te的溶解。Te-Bi NRs在CO2RR中對甲酸鹽表現出非常高的性能，在所有pH條件下（酸性、中性和堿性）都表現出優異的選擇性和穩定性。具體而言，在中性、堿性和酸性條件下的流動池反應器中，在300 mA cm-2的高電流密度下分別實現了高達94.3%、96.4%和91.0%的HCOOH法拉第效率，超過了工業要求（>200 mA cm-2）。值得注意的是，在這種高電流密度下，可以穩定運行120多個小時。結合了密度泛函理論（DFT）計算和原位紅外光譜（ATR-FTIR）全面揭示了Te的存在會使得Bi位點的呈現出缺電子狀態，從而增強*OCHO中間體的吸附強度，同時顯著抑制競爭性HER和CO的產生。
相關研究結果發表于近期的《Angew. Chem. Int. Ed.》 （DOI: 10.1002/anie.202408849），溫州大學為第一通訊單位，化學與材料工程學院研究生博士后陳佳東和博士毛挺杰為共同第一作者，溫州大學青年教師王娟副教授、金輝樂與王舜教授為該論文共同通訊作者，相關工作受到國家自然科學基金（52272088，22105146，52331009）和浙江省博士后科研優先資助項目（ZJ2023123）項目的資助。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202408849
