开发具有低过电位和工业级电流密度的高效稳健的电催化剂对于CO2电还原（CO2ER）具有重要意义，然而，CO2ER期间的低质子传输率仍然是一个挑战。在此，本研究开发了一种限制有锡-氮位点的多孔N掺杂碳纳米纤维（Sn/NCNFs）催化剂，该催化剂由静电纺丝结合热解策略制备而成。优化的Sn/NCNFs催化剂表现出优异的CO2ER活性，最大CO FE为96.5%，起始电位低至-0.3V，较小的Tafel斜率为68.8mV/dec。在液流电池中，工业级CO部分电流密度达到100.6mA/cm2。原位光谱分析揭示了分离的Sn-N位点作为活性中心加速了水解离和随后的质子传输过程，从而促进了CO2ER速率决定性步骤中中间体*COOH的形成。理论计算证实了与Sn-N活性物种相邻的吡咯型N原子有助于减少*COOH形成的能量势垒，从而促进CO2ER动力学。本研究设计的配备Sn/NCNFs阴极的Zn-CO2电池显示出1.38mW/cm2的最大功率密度，且具有长期稳定性。
图1.a）Sn/NCNFs的制备过程示意图，b）FESEM图像，插图：相应的TEM图像，c）Sn/NCNFs的HRTEM图像，插图，相应的SAED图谱，d）Sn/NCNFs的AC HAADF-STEM图像，用黄色圆圈突出显示原子级Sn原子，e）Sn/NCNFs中C、N、O和Sn的EDX元素分布图，f）Sn/NCNFs的XPS全扫描光谱，g）Sn/NCNFs的高分辨率N1s XPS光谱。
图2.a）液流电池中三相界面的示意图，b）Sn/NCNFs、Sn/CNFs和NCNFs在液流电池内于不同电位下的CO FEs和c）JCO，d）液流电池内Sn/NCNFs与其他报告的纳米结构Sn基催化剂的CO2ER性能比较，e）Sn/NCNFs在液流电池内于不同电流密度（40至120mA/cm2）下的电位-时间曲线，f）Sn/NCNFs、Sn/CNFs和NCNFs的Tafel斜率和g）ECSAs，h）在添加和不添加0.2M EDTA的情况下，Sn/NCNFs的CO FEs。
图3.a）Sn/NCNFs、Sn/NCNFs-1000和Sn/NCNFs-900在液流电池内于不同电位下的CO FEs和b）JCO，c）Sn/NCNFs-900和d）Sn/NCNFs-1000的高分辨率N1s XPS光谱，e）五种N物种的示意图，f）Sn/NCNFs、Sn/NCNFs-1000和Sn/NCNFs-900中拟合的N1+N3物种的百分比。
图4.a）Sn/NCNFs的原位ATR-FTIR测试图，b）原位ATR-FTIR光谱，和c）相应的轮廓图像，d,e）Sn/NCNFs和NCNFs在-0.4、-0.8和-1.2V下的FTIR光谱，f）Sn/NCNFs和NCNFs的CO形成速率和KIE值，g）Sn/NCNFs和NCNFs的Arrhenius图，h）Sn/NCNFs和NCNFs上可能的CO2ER机制。
图5.a-d）优化的Sn-N、Sn-N/N2、Sn-N/N3和Sn-N/N4原子结构的模型，e）Sn-N、Sn-N/N2、Sn-N/N3和Sn-N/N4位点处CO2ER的吉布斯自由能图，f）Sn-N、Sn-N/N2、Sn-N/N3和Sn-N/N4模型中Sn原子的p态PDOS。
图6.a）以Sn/NCNFs为阴极设计的Zn-CO2电池的示意图，b）Sn/NCNFs的极化曲线和功率密度（插图），c）Sn/NCNFs在不同电流密度下的CO FE和恒电流放电曲线，d）Sn/NCNFs在0.5mA/cm2下的恒电流充放电循环曲线，e）由两个Zn-CO2电池供电的LED的数字照片。
