8月，我校化学与材料科学学院化学专业2018级硕士研究生牟世勇，在熊小莉副教授、孙旭平教授指导下，以第一作者及第一单位在国际顶级期刊Advanced Materials，2019，31，1903499上发表题为“Boron Phosphide Nanoparticles：A Nonmetal Catalyst for High-Selectivity Electrochemical Reduction of CO2 to CH3OH”的高水平CO2电催化还原研究成果。Advanced Materials为材料类国际顶级期刊，在2018年JCR分区的工程技术大类一区中排名第9，影响因子为20.234。
利用光伏发电、风力发电和水电等可再生能源将温室气体CO2还原（CO2RR）转化为甲烷、一氧化碳、甲醇等燃料，是一种缓解能源危机和温室效应的有效方式。尤其是甲醇等液体还原产物，作为重要的基础化工原料、直接甲醇燃料电池燃料和汽油替代品等，有着不可比拟的优势。然而，水相CO2还原反应中产H2副反应竞争激烈，以及高附加值单一产物的选择性差等问题，仍然是CO2RR研究者们所面临的挑战；此外，CO2RR现有催化剂以金属基为主，长期电解催化稳定性和环境保护是其短板，因此，寻找非金属基高选择性催化剂是目前研究的前沿和热点。
该工作中，采用液相超声剥离和真空封管方法制备非金属基催化剂磷化硼纳米颗粒(Boron Phosphide Nanoparticles)，实现高选择性CO2电催化还原制备甲醇。在0.1 M KHCO3溶液中，当施加-0.5 V(vs. RHE)电压时，甲醇法拉第效率高达92.0%。得益于磷化硼纳米颗粒优良的化学性质，在宽pH范围内，该催化剂仍然保持着良好的稳定性和选择性。密度泛函理论DFT计算结果表明，CO2分子在BP(111)晶面能够有效吸附和活化，*CO及*OCH3中间体在BP(111)有着较高的脱附能垒，利于进一步还原，生成甲醇产物。其决速步骤为*CO + *OH生成*CO + *H2O对应自由能变为1.36 eV。
磷化硼材料表征
磷化硼CO2还原电化学性能
理论计算反应机理
来源：化学与材料科学学院
