電化學二氧化碳還原反應(CO2RR)生產高附加值的燃料為緩解能源危機和實作全球碳中和提供了一條永續的途徑。與氣相產品相比，液態產品具有更高的體積能量密度，以及它們更容易儲存和分配。特別是，甲酸或甲酸(HCOOH)作為一種重要的原料被廣泛套用於醫藥、防腐劑、電解冶金和皮革生產等。
迄今為止，所報道的電催化劑都未能滿足CO2RR的法拉第效率(FE)超過90%和長期執行至少100小時的商業化要求。此外，在典型的H型或流動池反應裝置中，產生的液體產品通常與可溶性電解質混合，需要額外的能源用於下遊分離過程。因此，迫切需要開發高效的電催化劑和不溶性電解質體系，以獲得高純度的液體燃料產品。
近日， 重慶大學周小元 、 甘立勇 和 韓廣 等透過自樣版轉化和電化學還原策略設計並合成了強耦合的Ag/Sn-SnO2奈米線。得益於最佳化的電子結構、優越的電導率和豐富的反應活性位點，所得到的Ag/Sn-SnO2 NSs表現出優異的CO2RR效能，其CO2部份電流密度達到安培級(2000 mA cm-2)，對CO2電還原生成HCOOH的選擇性接近於90%，遠遠優於以前報道的催化劑。
同時，該催化劑在200 mA cm-2電流密度下連續執行200小時而沒有發生明顯的活性衰減，表現出優異的穩定性。
原位光譜和理論計算表明，Ag奈米粒子的耦合作用誘導Sn-SnO2表面Sn位點發生電子富集，從而促進了關鍵的*OCHO中間體的生成，並降低了*OCHO向*HCOOH轉化的能壘，促進了反應的快速進行。
值得註意的是，為了解決下遊分離成本問題，研究人員將多孔固體電解質(PSE)層引入到以Ag/Sn-SnO2 NSs作為陰極催化劑的膜電極元件反應器(MEA)中，該元件能夠連續工作200小時，並將CO2還原為約0.12 M的純HCOOH溶液。總的來說，該項工作對進一步開發先進的電催化劑和創新的裝置系統，促進CO2還原制取液體燃料的實際套用具有重要的指導意義。
Strongly coupled Ag/Sn–SnO2 nanosheets toward CO2 electroreduction to pure HCOOH solutions at ampere-level current. Nano-Micro Letters, 2023. DOI: 10.1007/s40820-023-01264-6
