Структурные дефекты на конвертированных нанотрубках из оксида висмута обеспечивают высокоактивный электрокатализ восстановления диоксида углерода

Муравьиная кислота (или формиат) считается одним из наиболее экономически перспективных продуктов электрохимического восстановления диоксида углерода. Однако ее коммерческая рентабельность зависит от разработки высокоактивных и селективных электрокатализаторов. В настоящей работе показано, что структурные дефекты оказывают существенное положительное влияние на электрокаталитические характеристики висмута. Двустенные нанотрубки из оксида висмута с фрагментированной поверхностью получают в качестве шаблона, а затем катодно конвертируют в дефектные нанотрубки из висмута. Этот конвертированный электрокатализатор обеспечивает восстановление диоксида углерода до формиата с высокой активностью, селективностью и стабильностью. Наиболее существенно, что его плотность тока достигает ~288 мА см⁻² при −0,61 В относительно обратимого водородного электрода в проточном реакторе в условиях окружающей среды. Согласно расчетам в рамках теории функционала плотности, высокая активность и селективность обусловлены наличием многочисленных дефектных центров висмута, стабилизирующих промежуточный продукт *OCHO. Кроме того, этот электрокатализатор объединен с кремниевыми фотоэлектродами и обеспечивает высокоэффективное фотоэлектрохимическое восстановление диоксида углерода.