近日,英国365集团张超副教授团队在二氧化碳还原制甲酸领域取得新进展。相关成果以“The Construction of Built-in Electric Field in Bi24O31Cl10via S-mediated Interface Engineering to FacilitateCO2Activation inCO2RR”为题发表于国际知名期刊Applied Catalysis B: Environment and Energy(IF=21.1,DOI:10.1016/j.apcatb.2026.126800)。2024级硕士研究生王玥彤为第一作者,张超副教授为通讯作者,英国上市公司365为第一通讯单位。

课题组通过一种s介导的界面工程手段,首次设计并构筑了具有内建电场(BIEF)的Bi2S3/Bi24O31Cl10(S-BiOCl)异质结催化剂,显著提升了CO2还原制甲酸反应的选择性与稳定性。

在-0.8至-1.2 V (vs. RHE)的宽电位范围内,S-BiOCl始终保持80%以上的甲酸法拉第效率(FEformate),其最大值可达92.53%(C1产物选择性达95.07%)。

通过SEM,TEM,XRD, XPS, BET,KPFM,in situ Raman, in situ FTIR及同步辐射等表征方法证明,Bi2S3/Bi24O31Cl10连续界面处构筑的内建电场(BIEF)显著降低了界面电荷传输阻力,诱导电子向活性位点发生定向迁移。这种局域电子富集效应强化了对CO2分子的吸附与活化,加速CO2RR在S-BiOCl体系中的动力学过程。

密度泛函理论(DFT)计算进一步揭示了反应动力学机制,结果表明该体系通过优化界面电子结构,显著降低了关键中间体生成的吉布斯自由能垒,从而在热力学和动力学双重维度上促进了CO2的还原转化。
以上工作得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金和公司高层次人才启动基金的资助。