通过可再生电力进行电催化二氧化碳减排提供了一种生产有价值化学品的可持续方法，但其活性和选择性较低。在此，我们构建了一种新型催化剂，具有独特的 Ti3C2TX MXene 调节的 Ag-ZnO 界面、欠配位表面位点以及介孔纳米结构。设计的Ag- ZnO/Ti3C2TX催化剂与可逆氢电极相比，在-0.87 V电压下实现了出色的CO₂转化性能，CO法拉第效率接近100%，部分电流密度为22.59 mA cm^-2 。 MXene 调控的 Ag- ZnO 界面内 Ag 的电子供给和相对于费米能级上移的 d 带中心有助于CO的高选择性。CO₂ 转化率与原位证实的主要线性键合 CO 中间体高度相关红外光谱。这项工作启发了独特的金属氧化物界面的合理设计，以及 MXene 的调节，以实现除 CO₂ 还原之外的高性能电催化。
 
Figure 1. a) 示意性说明Ag- ZnO/Ti3C2Tx的合成过程，b–c) Ag2Se- ZnSe的SEM和TEM图像，d–f) Ag- ZnO的SEM和TEM图像，其中f中的插图表示SEAD图像Ag ZnO, g) Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 TEM 图像, h) 带晶格条纹标签的 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 HR-TEM 图像, i) Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 SAED 图像, j) EDS 映射Ag- ZnO/Ti3C2TX 的图像显示了 Ag- ZnO 纳米带中 Zn、Ag 和 O 以及 MXene 纳米片中 Ti、C 的元素分布。
       
Fig 2. a) XRD 图谱，b–c) Ag- ZnO 和 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 b) Zn 2p 和 c) Ag 3d 的 XPS 谱，d–f) XANES 和 d) Zn 的放大（插图）谱， e) Ag 和 f) Ag2Se- ZnSe、Ag- ZnO、Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 Ti K 边缘，以及 Zn 箔、Ag 箔、Ti 箔和原始 MXene 的参考文献以及相应的预插入插图-edge, g–i) g) Zn、h) Ag 和 i) Ti 的 EXAFS 光谱的相应 k⁴ 加权 FT。
 
Fig 3. eCO2R 在 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 上的性能评估以及 H 型电池中的参考。 a) CO2 饱和电解液中扫描速率为 5 mV s^-1 时的 LSV 曲线，b) 电流密度，c) FE_CO，d) j_CO，e) 测量的双层电容，f) TOF，g) 比较j_CO 在不同电位下，和 h) 长期稳定性测试。
 
Fig 4. a-d) 在 CO₂ 饱和的 0.5 M KHCO₃ 溶液中，将 a-b) Ag- ZnO、c-d) Ag- ZnO/Ti3C2Tx 上的电位从 -0.123 步进到 -1.423 V 期间记录的原位 ATR-IR 光谱。 e) 归一化的总 CO 带强度（COL 和 COB）和 j_CO，f) 从 ATR-IR 光谱得出的 COL 与 COB 带强度比以及 Ag-ZnO 和 Ag-ZnO/Ti3C2Tx 的质量比活度。 g) Ag-ZnO和Ag- ZnO/Ti3C2Tx表面eCO2R的示意图。
 
Fig 5. a) Ag- ZnO 和 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的计算电荷密度方案，b) Ag- ZnO 和 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 Zn 3d、Ag 4d 和 O 2p 轨道的 DOS（左窗格）和相应的 d-谱带中心（右窗格），c–d) c) eCO2R 和 d) HER 过程的自由能图，e) 在 Ag2Se- ZnSe、Ag- ZnO 和 Ag- ZnO 上形成 *H 和 *COOH 的自由能变化/Ti3C2TX。
  
       相关研究工作由南京航空航天大学Shengjie Peng课题组于2023年在线发表在《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊上，MXene-Regulated Metal-Oxide Interfaces with Modified Intermediate Configurations Realizing Nearly 100% CO2 Electrocatalytic Conversion。
       原文：https://doi.org/10.1002/anie.202304179

转自《石墨烯研究》公众号