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周偉家/李曉Appl. Catal. B.: 激光照射，快速合成！Cu6Sn5/Sn用于CO2電還原為甲酸鹽

通過CO₂電還原(CO₂RR)合成甲酸鹽已被認為是減輕過量CO₂的有前途的策略。然而，CO₂RR仍存在還原效率低、產物選擇性差的問題。與形成目標產品所需的理論電位相比，需要更多的負電位來克服CO₂RR的多步質子/電子反應中的能量障礙。

基于此，濟南大學周偉家和李曉等使用激光照射在Sn箔和氣體擴散電極(GDE)上合成Cu₆Sn₅合金(Cu₆Sn₅/Sn)。

在0.5 M NaHCO₃溶液中，Cu₆Sn₅/Sn在-0.95 V_RHE下表現出87.2%的甲酸鹽法拉第效率(FE_HCOO-)，并且在電流密度為28.69 mA cm^-2下保持穩定超過14小時。此外，多孔Cu₆Sn₅/Sn電極直接用作CO₂電催化和氣體擴散的多功能電極時，流通池中具有較高的電流密度和FE_HCOO-(118 mA cm^-2和86.69%)。

值得注意的是，從-0.85 V_RHE到-1.05 V_RHE，Cu₆Sn₅/Sn上FE_HCOO-保持穩定在80%以上，并在-0.95 V_RHE時達到最大值87.2%；同時FE_H2保持在7%左右，證明Cu₆Sn₅/Sn催化劑在較寬的電壓范圍內具有保持穩定還原活性和抑制HER的能力。

密度泛函理論計算表明，電荷從Sn轉移到Cu，合金化后Sn上發生的電子數減少導致3d軌道價帶上的費米能級降低，從而將促進CO₂的化學吸附，加速CO₂RR；與純金屬和Cu₆Sn₅-Cu相比，Cu₆Sn₅-Sn通過減弱中間體H*的結合，抑制了HER。

因此，Cu₆Sn₅/Sn的高性能得益于關鍵中間體*OCHO的適當結合能和HER的抑制。同時，COMSOL對CO₂濃度和電場分布的模擬結合開爾文探針力顯微鏡(KPFM)的結果證明CO₂RR更傾向于出現在電極通道周圍。更重要的是，這種激光照射方法也可用于合成其他合金電催化劑。

Laser-Fabricated Channeled Cu6Sn5/Sn as Electrocatalyst and Gas Diffusion Electrode for Efficient CO₂ Electroreduction to Formate. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120991

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