高活性種をBi-O-Ce界面構築により安定化し、ギ酸へのCO2電気化学還元を強化する

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• 触媒作用

背景:

• ギ酸への二酸化炭素（CO2）の電気化学的還元は、持続可能な炭素資源リサイクルにとって不可欠である。
• ビスマス系触媒はギ酸に対して高い選択性を提供するが、活性種の凝集による高電流密度での不安定性に悩まされている。

研究 の 目的:

• ギ酸へのCO2還元のための、安定で高選択的なビスマス系電気触媒の設計と合成。
• 触媒の安定性と性能を向上させる複合界面の役割を調査する。

主な方法:

• 炭酸ビスマス（BOC）に二酸化セリウム（CeO2）を組み込んでCeO2@BOC複合触媒を形成。
• Hセルおよびフローセルセットアップでの電気化学的特性評価。
• 触媒構造と活性種を分析するための材料特性評価。

主要な成果:

• CeO2@BOC触媒は、-0.9 V vs. RHEで95.7%のギ酸ファラデー効率（FEformate）を達成した。
• フローセルでは、触媒はFEformate > 90%で120時間以上にわたり225 mA cm-2の電流密度を維持した。
• 性能向上は、新規Bi-O-Ce複合界面による活性ビスマス種の安定化に起因すると考えられる。

結論:

• 設計されたCeO2@BOC触媒は、ギ酸へのCO2電気化学還元に対して優れた安定性と高い選択性を示す。
• Bi-O-Ce界面は、活性種の凝集を防ぎ、触媒性能を向上させる上で重要な役割を果たす。
• この戦略は、CO2変換のための高度な電気触媒の開発に貴重な洞察を提供する。