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電化學(xué)CO₂還原(CO₂RR)為甲酸(HCOOH)或甲酸鹽(HCOO^?)，被認(rèn)為是緩解CO₂過量排放最有效的方法之一。然而，迄今為止，電化學(xué)CO₂RR催化劑仍然存在活性差、選擇性差、穩(wěn)定性差等問題，因此開發(fā)高效的CO₂RR催化劑是十分必要的。

近日，南京大學(xué)陸輕銥和高峰等利用準(zhǔn)微乳液法，將鉍(Bi)和銦(In)物種整合成一個(gè)均勻的非均勻球形結(jié)構(gòu)，然后通過一步相分離成功制備出C@In₂O₃@Bi₅₀核殼結(jié)構(gòu)催化劑。

C@In₂O₃@Bi₅₀的電化學(xué)CO₂還原能力的提高是由于其具有內(nèi)腔和碳保護(hù)層。具體而言，核殼C@In₂O₃@Bi₅₀的Bi/In₂O₃雜化界面能夠促進(jìn)關(guān)鍵中間體HCOO*的穩(wěn)定以抑制CO中毒，進(jìn)而提高CO₂RR的選擇性和穩(wěn)定性。

特殊的核殼結(jié)構(gòu)不僅提供了In₂O₃和Bi納米顆?；钚晕稽c(diǎn)，而且還提供了內(nèi)腔，這導(dǎo)致催化劑具有大的比表面積和增強(qiáng)的離子穿梭和電子轉(zhuǎn)移，有利于改善反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；而最外層碳的納米限域效應(yīng)阻止了活性組分的氧化和團(tuán)聚，有助于催化劑的穩(wěn)定。

因此，C@In₂O₃@Bi₅₀催化劑具有優(yōu)異的電化學(xué)CO₂還原性能，甲酸鹽的法拉第效率高達(dá)90%，并且其具有大的甲酸鹽部分電流密度(?1.36 V_RHE時(shí)為24.53 mA cm^?2)。

此外，C@In₂O₃@Bi₅₀還具有優(yōu)異的長期穩(wěn)定性，其能夠在24.53 mA cm^?2電流密度下連續(xù)運(yùn)行14.5 h而沒有發(fā)生明顯的性能衰減，優(yōu)于大多數(shù)Bi基催化劑。綜上，該項(xiàng)工作所提出的合成策略為設(shè)計(jì)具有可控內(nèi)部結(jié)構(gòu)和優(yōu)良催化性能的異質(zhì)催化劑提供了指導(dǎo)。

One-Step Phase Separation for Core-Shell Carbon@Indium Oxide@Bismuth Microspheres with Enhanced Activity for CO₂ Electroreduction to Formate. Small, 2023. DOI: 10.1002/smll.202206440