CN113265677B - 一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，属于微/纳米材料制备技术领域。本发明在常温常压下先可控合成了不同晶面择优取向的碘氧化铋，再以此为模板经电化学还原拓扑转化为(012)和(003)晶面择优取向的Bi纳米片。(003)晶面择优取向的Bi纳米片在‑0.85V vs.RHE电位下，电催化CO2还原制甲酸的法拉第效率高达98％，在‑1.05vs.RHE电位下，产甲酸的分电流密度可大于100mA/cm2，且具有微米级横向尺寸，表面体积比更大，可暴露出更多的催化活性位点，有利于电子传导，电催化CO2还原制甲酸的效率和选择性更高，非常经济、实用，具有很好的工业化应用潜力。

Description

一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法
技术领域
本发明涉及一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，属于微/纳米材料制备技术领域。
背景技术
现代工业的快速发展使得化石燃料的消耗量逐年攀升，加剧了能源危机和全球变暖问题。CO2的资源化利用，已引起了越来越多学者们的关注和思考。电催化CO2还原(CO2RR)利用可再生电能，将CO2转化为燃料或化学原料为碳循环提供了一项有前景的策略。近些年来，无毒、价廉的二维层状金属Bi及Bi基催化剂，因可高选择性地电催化CO2还原产甲酸，且仅以H2和产量几乎可忽略的CO作为副产物，引起了研究者们的广泛研究。但块体金属Bi电催化CO2还原的起始电位大于-0.8V vs.RHE，电流密度不超过10mA cm-2[Koh,J.H.；Won,D.H.；Eom,T.；et al.ACS.Catal.2017,7,5071-5077]，限制了其实际应用的可能性。而且电催化CO2RR的反应过程比较复杂，动力学上有利的HER竞争反应会影响CO2还原产物的选择性。故为了有效提高电催化CO2RR的转化效率，倾向于设计对CO2具有高吸附能和低活化势垒的二维Bi纳米片。
比较常见的制备Bi纳米片的方法，主要为还原法和剥离法。而已有报道的，还原法和剥离法均制备得到(012)晶面择优取向的Bi纳米片，且所得Bi纳米片的横向尺寸小于500nm[Zhang,W.；Hu Y.；Ma,L.；et al.Nano Energy 2018,53,808-816]。尺寸较小的Bi纳米片易在电极表面进行堆积，暴露出有限的催化活性位点数，电催化CO2RR的效率较低，具体表现在电催化CO2RR的电流密度仅几十mA/cm2[Yang,F.；Elnabawy,A.O.；Schimmenti,R.；et al.Nat.Commun.2020,11,1088]。高表面体积比的二维材料表面可暴露出大量的催化活性位点，有利于界面电荷的快速转移，提高电催化CO2RR的转化效率，但动力学上有利的电催化析氢(HER)竞争反应仍会影响CO2RR产物的选择性[Feaster,J.T.；Shi,C.；Cave,E.R.；et al.ACS Catal.2017,7,4822-4827]。因此，可控合成不同晶面择优取向的Bi纳米片，识别HER和CO2RR的活性位点有助于从纳米尺度上对材料进行合理的结构设计和表界面调控以提高Bi纳米片电催化CO2还原制甲酸的效率和选择性。
发明内容
[技术问题]
利用传统的自上而下的机械剥离法或者自下而上的化学合成法均难以可控合成不同择优取向的Bi纳米片。而已有报道的，不同晶面择优取向的Bi纳米薄膜通常需要在高温或高压等苛刻条件下进行制备[Hussain,N.；Liang,T.；Zhang,Q.；et al.small 2017,13,1701349]。因此，有必要探索一种简便的，可实现常温常压下可控合成不同晶面择优取向的Bi纳米片的方法。
[技术方案]
针对上述问题，结合金属Bi的化学性质比较活泼的特点，本发明提供了一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，所述方法利用Bi纳米颗粒和不同pH的NaI溶液为原料，先可控合成不同晶面择优取向的碘氧化铋，再以此为模板经电化学还原，拓扑转化为不同晶面择优取向的Bi纳米片。
具体的，本发明首先提供了一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)以Bi纳米颗粒和NaI溶液为原料，将一定量的Bi纳米颗粒分散于NaI溶液中，在搅拌条件下反应5～10h，其中，所述NaI溶液的pH为7～13；
(2)分离出步骤(1)所得沉淀并洗涤、干燥，得到不同晶面择优取向的碘氧化铋，并以此制备不同晶面择优取向的碘氧化铋电极；
(3)将步骤(2)所制备的不同晶面择优取向的碘氧化铋电极在一定条件下经电化学还原拓扑转化为不同晶面择优取向的Bi纳米片。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述Bi纳米颗粒的尺寸为50～100nm，纯度不小于99％。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述NaI溶液的浓度为0.3～0.8mol·L-1。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述NaI与Bi纳米颗粒的摩尔比为100～300。
在本发明的一种实施方式中，步骤(1)所述NaI溶液的pH优选为12～13。
在本发明的一种实施方式中，步骤(2)所述不同晶面择优取向的碘氧化铋电极的制备方法包括：将不同晶面择优取向的碘氧化铋以5～10g/L的浓度分散到乙醇中，再以0.5～1mg/cm2的负载量喷涂到2.25cm2的碳纸/玻碳上，烘干后得到相应的碘氧化铋电极。
在本发明的一种实施方式中，步骤(3)所述电化学还原拓扑转化为不同晶面择优取向的碘氧化铋电极在阴极经-0.4～-1.5V vs.RHE电还原5～30min。
在本发明的一种实施方式中，所述可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法包括以下步骤：
(1)配制0.3～0.8mol·L-1NaI溶液；
(2)向反应容器中加入NaI溶液，调节pH为7～13；
(3)向步骤(2)的反应容器中加入纯度不小于99％的50～100nm的Bi纳米颗粒，超声分散5～10min，搅拌5～10h；
(4)将步骤(3)所得产物用超纯水洗涤后，于60～80℃电热鼓风干燥箱内干燥4～6h，得到不同晶面择优取向碘氧化铋；
(5)将步骤(4)所得不同晶面择优取向的碘氧化铋以5～10g/L的浓度分散到乙醇中，再以0.5～1mg/cm2的负载量喷涂到2.25cm2碳纸/玻碳上，烘干后得到相应的碘氧化铋电极；
(6)将步骤(5)所得不同晶面择优取向的碘氧化铋电极经-0.4～-1.5V vs.RHE电还原5～30min得到不同晶面择优取向Bi纳米片。
本发明还提供了上述方法制备的不同晶面择优取向Bi纳米片在电催化CO2还原制甲酸中的应用。
本发明提供了一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的策略，所制备的(003)晶面择优取向Bi纳米片可高效电催化CO2还原制甲酸。
[有益效果]：
(1)本发明在常温常压下，先可控合成了不同晶面择优取向的碘氧化铋，再以此为模板经电化学还原分别得到了(012)和(003)晶面择优取向的Bi纳米片，打破了常温常压下，传统的自上而下的机械剥离法或者自下而上的化学合成法均只能得到(012)晶面择优取向Bi纳米片的技术壁垒。且本发明操作方便，能耗低，经济实用，具有很好的工业化前景。
(2)本发明所制备的(003)晶面择优取向Bi纳米片长约2.5μm，宽约500nm，在-0.85V vs.RHE电位下，电催化CO2还原制甲酸的法拉第效率可达98％，在-1.05vs.RHE电位下，产甲酸的分电流密度可大于100mA/cm2。与(012)晶面择优取向Bi纳米片(横向尺寸小于500nm)相比，微米级横向尺寸Bi纳米片的表面体积比更大，可暴露出更多的催化活性位点，有利于电子传导，电催化CO2还原制甲酸的效率和选择性更高。
附图说明
图1为实施例1和实施例3不同pH下所制备的不同晶面择优取向的碘氧化铋的XRD图谱。
图2为实施例1所制备的(003)晶面择优取向Bi纳米片的XRD图谱。
图3为实施例1所制备的(003)晶面择优取向Bi纳米片的TEM照片。
图4为实施例1所制备的(003)晶面择优取向Bi纳米片在流动型电解池中电催化CO2还原产物的法拉第效率随电位变化趋势图。
图5为实施例1所制备的(003)晶面择优取向Bi纳米片在流动型电解池中电催化CO2还原的电流密度随电位变化趋势图。
图6为对比例所制备的(012)晶面择优取向Bi纳米片的XRD图谱。
图7为对比例所制备的(012)晶面择优取向Bi纳米片的TEM照片。
图8为实施例1制备得到的(003)晶面择优取向Bi纳米片和对比例所制备的(012)晶面择优取向Bi纳米片电催化CO2还原产甲酸的法拉第效率随电位变化趋势图。
图9为对比例所制备的(012)晶面择优取向Bi纳米片和实施例1所制备的(003)晶面择优取向Bi纳米片在H型电解池中产氢的法拉第效率对比。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
【实施例1】
(1)向100mL烧杯中加入50mL 0.6mol·L-1NaI溶液，调节pH为13；
(2)向步骤(1)的烧杯中加入30mg纯度为99％的50nm的Bi纳米颗粒，超声分散5min，剧烈搅拌5h；
(3)将步骤(2)所得产物用超纯水充分洗涤后，于60℃电热鼓风干燥箱内干燥6h，得到(004)晶面择优取向的Bi5O7I。
(4)将步骤(3)所得(004)晶面择优取向的Bi5O7I以10g/L的浓度分散于100μL乙醇中，再以1mg/cm2的负载量喷涂到2.25cm2碳纸上，烘干后得到(004)晶面择优取向Bi5O7I电极。
(5)将步骤(4)所得(004)晶面择优取向Bi5O7I电极经-1.0V vs.RHE电还原10min，得到(003)晶面择优取向Bi纳米片。
表征测试：
对本实施例制备的产物的晶型结构进行XRD测试，图1为本发明实施例1制备得到的(004)晶面择优取向的Bi5O7I的XRD图谱。图2为本实施例所制备的(003)晶面择优取向Bi纳米片的XRD图谱，通过PDF卡片比对证明所制备的产物为菱方相Bi，同时可以看出产物的纯度较高，结晶性强，沿(003)晶面取向生长明显。
对本实施例所制备的(003)晶面择优取向Bi用透射电子显微镜(TEM)进行形貌表征，见图3，从图中可以看出(003)晶面择优取向Bi呈现类似带状结构的纳米片状形貌，纳米片长约2.5μm，宽约500nm。
【实施例2】
(1)向100mL烧杯中加入50mL 0.8mol·L-1NaI溶液，调节pH为12；
(2)向步骤(1)的烧杯中加入30mg纯度为99％的100nm的Bi纳米颗粒，超声分散6min，剧烈搅拌6h；
(3)将步骤(2)所得产物用超纯水充分洗涤后，于80℃电热鼓风干燥箱内干燥4h，得到(004)晶面择优取向的Bi5O7I。
(4)将步骤(3)所得(004)晶面择优取向的Bi5O7I以5g/L的浓度分散于100μL乙醇中，再以0.5mg/cm2的负载量喷涂到2.25cm2碳纸上，烘干后得到(004)晶面择优取向Bi5O7I电极。
(5)将步骤(4)所得(004)晶面择优取向Bi5O7I电极经-1.2V vs.RHE电还原20min，得到(003)晶面择优取向Bi纳米片。
【实施例3】
(1)向100mL烧杯中加入50mL 0.7mol·L-1NaI溶液，调节pH为7；
(2)向步骤(1)的烧杯中加入30mg纯度为99％的50nm的Bi纳米颗粒，超声分散5min，剧烈搅拌5h；
(3)将步骤(2)所得产物用超纯水充分洗涤后，于70℃电热鼓风干燥箱内干燥5h，得到(102)晶面择优取向的BiOI，图1包含本实施例制备得到的(102)晶面择优取向的BiOI的XRD图谱。
(4)将步骤(3)所得(102)晶面择优取向的BiOI以10g/L的浓度分散于100μL乙醇中，再以0.5mg/cm2的负载量喷涂到2.25cm2碳纸上，烘干后得到(102)晶面择优取向BiOI电极。
(5)将步骤(4)所得(102)晶面择优取向BiOI电极经-1.5V vs.RHE电还原5min，得到(012)晶面择优取向Bi纳米片。
【实施例4】
(1)向100mL烧杯中加入50mL 0.3mol·L-1NaI溶液，调节pH为7.5；
(2)向步骤(1)的烧杯中加入30mg纯度为99％的100nm的Bi纳米颗粒，超声分散5min，剧烈搅拌8h；
(3)将步骤(2)所得产物用超纯水充分洗涤后，于80℃电热鼓风干燥箱内干燥4h，得到(102)晶面择优取向的BiOI。
(4)将步骤(3)所得(102)晶面择优取向的BiOI以10g/L的浓度分散于100μL乙醇中，再以1mg/cm2的负载量喷涂到2.25cm2碳纸上，烘干后得到(102)晶面择优取向BiOI电极。
(5)将步骤(4)所得(102)晶面择优取向BiOI电极经-1.2V vs.RHE电还原30min，得到(012)晶面择优取向Bi纳米片。
【实施例5】
(1)向100mL烧杯中加入50mL 0.5mol·L-1NaI溶液，调节pH为12.5；
(2)向步骤(1)的烧杯中加入30mg纯度为99％的50nm的Bi纳米颗粒，超声分散5min，剧烈搅拌5h；
(3)将步骤(2)所得产物用超纯水充分洗涤后，于80℃电热鼓风干燥箱内干燥4h，得到(004)晶面择优取向的Bi5O7I。
(4)将步骤(3)所得(004)晶面择优取向的Bi5O7I以10g/L的浓度分散于100μL乙醇中，再以1mg/cm2的负载量喷涂到2.25cm2碳纸上，烘干后得到(004)晶面择优取向Bi5O7I电极。
(5)将步骤(4)所得(004)晶面择优取向Bi5O7I电极经-1.4V vs.RHE电还原5min，得到(003)晶面择优取向Bi纳米片。
【实施例6】电催化还原CO2制甲酸
利用实施例1制备得到的(003)晶面择优取向Bi纳米片在流动型电解池中电催化CO2还原制HCOOH，具体过程为：将10mg(004)晶面择优取向Bi5O7I加入含有50μL 5％的Nafion溶液和950μL乙醇的混合溶剂中超声处理1h制备催化剂分散液待用((004)晶面择优取向Bi5O7I经拓扑转化为(003)晶面择优取向Bi纳米片，原位直接进行电催化CO2还原)，以2.25cm2气体扩散碳纸为基底负载催化剂，催化剂负载量约为1mg/cm2，CO2流速为20sccm，以1M KOH为电解质溶液，电解液流速为10mL/min，气体产物(H2、CO)通过气相色谱仪进行检测，液体产物(HCOOH)通过核磁共振谱仪进行检测，电解过程所施加的电位及电流密度分析通过电化学工作站进行完成。
电解所得产物的法拉第效率及相应电流密度随电解电位的变化趋势如附图4和5所示。可见，在-0.85V vs.RHE电位下，电催化CO2还原制甲酸的法拉第效率高达98％，在-1.05vs.RHE电位下，产甲酸的分电流密度可大于100mA/cm2。
【对比例】
(1)向100mL烧杯中加入50mL 0.6mol·L-1NaI溶液，调节pH为13；
(2)向步骤(1)的烧杯中加入30mg纯度为99％的50nm的Bi纳米颗粒，超声分散5min，剧烈搅拌5h；
(3)将步骤(2)所得产物用超纯水充分洗涤后，于60℃电热鼓风干燥箱内干燥6h，得到(004)晶面择优取向的Bi5O7I；
(4)取10mg步骤(3)所得(004)晶面择优取向Bi5O7I超声分散于20mL超纯水中，向其中加入35mg NaBH4，剧烈搅拌5min；
(5)将步骤(4)所得用超纯水充分洗涤后，于60℃电热鼓风干燥箱内干燥6h，得到(012)晶面择优取向Bi纳米片。
对本对比例Bi纳米片进行XRD测试，见图6，通过PDF卡片比对证明所制备的产物为(012)晶面择优取向Bi纳米片。图7为对比例所制备的(012)晶面择优取向Bi的TEM照片，(012)晶面择优取向Bi纳米片的横向尺寸小于500nm。
对比例中(004)晶面择优取向Bi5O7I经化学还原法得到的是沿(012)晶面择优取向的Bi纳米片，通过对比分析实施例1和对比例可证明电化学还原拓扑转化过程为可控合成(003)晶面择优取向Bi纳米片的关键步骤。图8为实施例1制备得到的(003)晶面择优取向Bi纳米片和对比例所制备的(012)晶面择优取向Bi纳米片电催化CO2还原产甲酸的法拉第效率随电位变化趋势图。在-0.45～-0.85V vs.RHE小电位条件下(003)晶面择优取向Bi纳米片产甲酸的法拉第效率明显高于(012)晶面择优取向Bi纳米片，在-0.85V vs.RHE低电位下，(003)晶面择优取向Bi纳米片电催化CO2还原制甲酸的法拉第效率高达98％，而(012)晶面择优取向Bi纳米片在-1.05Vvs.RHE高电位下产甲酸的法拉第效率才升至96.7％。
图9为对比例所制备的(012)晶面择优取向Bi纳米片和实施例1所制备的(003)晶面择优取向Bi纳米片在H型电解池中产氢的法拉第效率对比，可见在所有电位条件下(012)晶面择优取向Bi纳米片产氢的法拉第效率均高于(003)晶面择优取向Bi纳米片。而产氢为电催化CO2还原产甲酸的副反应，因此相比之下对产氢副反应表现相对惰性的(003)晶面择优取向Bi纳米片表现出更高的电催化CO2还原产甲酸的效率和转化率。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可做各种的改动与修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (15)

1.一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）以Bi纳米颗粒和NaI溶液为原料，将一定量的Bi纳米颗粒分散于NaI溶液中，在搅拌条件下反应5~10 h，其中，所述NaI溶液的pH为7~13；
（2）分离出步骤（1）所得沉淀并洗涤、干燥，得到不同晶面择优取向的碘氧化铋，并以此制备（004）晶面择优取向的碘氧化铋Bi5O7I电极或（102）晶面择优取向的碘氧化铋BiOI电极；
（3）将步骤（2）制备的不同晶面择优取向的碘氧化铋电极在一定条件下经电化学还原拓扑转化为不同晶面择优取向的Bi纳米片，
其中，当步骤（2）得到的是（004）晶面择优取向碘氧化铋Bi5O7I电极时，步骤（3）经电化学还原拓扑转化为（003）晶面择优取向Bi纳米片；
当步骤（2）得到的是（102）晶面择优取向碘氧化铋BiOI电极时，步骤（3）经电化学还原拓扑转化为（012）晶面择优取向Bi纳米片。
2.根据权利要求1所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，步骤（1）所述Bi纳米颗粒的尺寸为50~100 nm，纯度不小于99%。
3.根据权利要求1所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，步骤（1）所述NaI溶液的浓度为0.3~0.8 mol·L-1。
4.根据权利要求1~3任一项所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，所述NaI与Bi纳米颗粒的摩尔比为100~300。
5.根据权利要求1~3任一项所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，步骤（2）所述不同晶面择优取向的碘氧化铋电极的制备方法包括：将不同晶面择优取向的碘氧化铋以5~10 g/L的浓度分散到乙醇中，再以0.5~1mg/cm2的负载量喷涂到碳纸/玻碳上，烘干后得到相应的碘氧化铋电极。
6.根据权利要求4所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，步骤（2）所述不同晶面择优取向的碘氧化铋电极的制备方法包括：将不同晶面择优取向的碘氧化铋以5~10 g/L的浓度分散到乙醇中，再以0.5~1mg/cm2的负载量喷涂到碳纸/玻碳上，烘干后得到相应的碘氧化铋电极。
7.根据权利要求1~3或6任一项所述一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，步骤（3）所述电化学还原拓扑转化为不同晶面择优取向的碘氧化铋电极在阴极经-0.4~-1.5 V vs. RHE电还原5~30 min。
8.根据权利要求4所述一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，步骤（3）所述电化学还原拓扑转化为不同晶面择优取向的碘氧化铋电极在阴极经-0.4~-1.5 V vs. RHE电还原5~30 min。
9.根据权利要求5所述一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，步骤（3）所述电化学还原拓扑转化为不同晶面择优取向的碘氧化铋电极在阴极经-0.4~-1.5 V vs. RHE电还原5~30 min。
10.根据权利要求1~3、6、8~9任一项所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，所述可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法包括以下步骤：
（1）配制0.3~0.8 mol·L-1NaI溶液；
（2）向反应容器中加入NaI溶液，调节pH为7~13；
（3）向步骤（2）的反应容器中加入纯度不小于99%的50~100 nm Bi纳米颗粒，超声分散5~10 min，搅拌5~10 h；
（4）将步骤（3）所得产物用超纯水洗涤后，于60~80 ℃电热鼓风干燥箱内干燥4~6 h，得到不同晶面择优取向碘氧化铋；
（5）将步骤（4）所得不同晶面择优取向的碘氧化铋以5~10 g/L的浓度分散到乙醇中，再以0.5~1mg/cm2的负载量喷涂到2.25 cm2碳纸/玻碳上，烘干后得到相应的碘氧化铋电极；
（6）将步骤（5）所得不同晶面择优取向的碘氧化铋电极经-0.4~-1.5 V vs. RHE电还原5~30 min得到不同晶面择优取向Bi纳米片。
11.根据权利要求4所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，所述可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法包括以下步骤：
（1）配制0.3~0.8 mol·L-1NaI溶液；
（2）向反应容器中加入NaI溶液，调节pH为7~13；
（3）向步骤（2）的反应容器中加入纯度不小于99%的50~100 nm Bi纳米颗粒，超声分散5~10 min，搅拌5~10 h；
（4）将步骤（3）所得产物用超纯水洗涤后，于60~80 ℃电热鼓风干燥箱内干燥4~6 h，得到不同晶面择优取向碘氧化铋；
（5）将步骤（4）所得不同晶面择优取向的碘氧化铋以5~10 g/L的浓度分散到乙醇中，再以0.5~1mg/cm2的负载量喷涂到2.25 cm2碳纸/玻碳上，烘干后得到相应的碘氧化铋电极；
（6）将步骤（5）所得不同晶面择优取向的碘氧化铋电极经-0.4~-1.5 V vs. RHE电还原5~30 min得到不同晶面择优取向Bi纳米片。
12.根据权利要求5所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，所述可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法包括以下步骤：
（1）配制0.3~0.8 mol·L-1NaI溶液；
（2）向反应容器中加入NaI溶液，调节pH为7~13；
（3）向步骤（2）的反应容器中加入纯度不小于99%的50~100 nm Bi纳米颗粒，超声分散5~10 min，搅拌5~10 h；
（4）将步骤（3）所得产物用超纯水洗涤后，于60~80 ℃电热鼓风干燥箱内干燥4~6 h，得到不同晶面择优取向碘氧化铋；
（5）将步骤（4）所得不同晶面择优取向的碘氧化铋以5~10 g/L的浓度分散到乙醇中，再以0.5~1mg/cm2的负载量喷涂到2.25 cm2碳纸/玻碳上，烘干后得到相应的碘氧化铋电极；
（6）将步骤（5）所得不同晶面择优取向的碘氧化铋电极经-0.4~-1.5 V vs. RHE电还原5~30 min得到不同晶面择优取向Bi纳米片。
13.根据权利要求7所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法，其特征在于，所述可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法包括以下步骤：
（1）配制0.3~0.8 mol·L-1NaI溶液；
（2）向反应容器中加入NaI溶液，调节pH为7~13；
（3）向步骤（2）的反应容器中加入纯度不小于99%的50~100 nm Bi纳米颗粒，超声分散5~10 min，搅拌5~10 h；
（4）将步骤（3）所得产物用超纯水洗涤后，于60~80 ℃电热鼓风干燥箱内干燥4~6 h，得到不同晶面择优取向碘氧化铋；
（5）将步骤（4）所得不同晶面择优取向的碘氧化铋以5~10 g/L的浓度分散到乙醇中，再以0.5~1mg/cm2的负载量喷涂到2.25 cm2碳纸/玻碳上，烘干后得到相应的碘氧化铋电极；
（6）将步骤（5）所得不同晶面择优取向的碘氧化铋电极经-0.4~-1.5 V vs. RHE电还原5~30 min得到不同晶面择优取向Bi纳米片。
14.权利要求1~13任一项所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法在电催化CO2还原制甲酸中的应用。
15.一种电催化CO2还原制甲酸的方法，其特征在于，所述方法以权利要求1~13任一项所述的一种可控合成不同晶面择优取向Bi纳米片的方法制备得到的Bi纳米片作为电催化剂。
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