分會(huì)

第四十二分會(huì)：納米材料的合成與組裝

摘要

電化學(xué)二氧化碳還原以可再生的潔凈電能為能源，在溫和的條件下將二氧化碳一步轉(zhuǎn)化為一氧化碳、甲酸、碳?xì)浠衔锏雀吒郊又档幕瘜W(xué)品，同時(shí)可以解決能源短缺和全球變暖環(huán)境問題。從反應(yīng)效率的角度而言，能夠得到一氧化碳或甲酸的兩電子二氧化碳還原反應(yīng)具有相對(duì)高的電流密度和選擇性，是最具有研究價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益的二氧化碳綜合循環(huán)利用途徑之一。目前為止，具有原子級(jí)活性位點(diǎn)分布，最大原子利用率和獨(dú)特電子結(jié)構(gòu)的單原子催化劑是最有效的兩電子二氧化碳還原反應(yīng)催化劑。然而目前絕大多數(shù)的單原子催化劑呈粉末化狀態(tài)，較差的導(dǎo)電性和受限的物質(zhì)傳輸限制了單原子催化劑在電化學(xué)上的應(yīng)用。同時(shí)，自支撐納米陣列電極是一種活性物質(zhì)直接生長在三維基底上的一種自支撐電極，由于其獨(dú)特的多孔結(jié)構(gòu)和高密度的可接觸活性位點(diǎn)，使得該電極具有很好的物質(zhì)傳輸效應(yīng)。研究表明，將單原子催化劑“陣列化”是設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)化和功能化的單原子電極的有效策略。鑒于此，我們將單原子催化劑和自支撐納米陣列的優(yōu)勢(shì)結(jié)合，將高密度低價(jià)態(tài)的鎳單原子錨定在自支撐的包覆鎳銅合金的竹節(jié)狀氮摻雜碳納米管陣列上(NiI-NCNT@Ni9Cu)。高密度的一價(jià)鎳單原子是高效率電化學(xué)二氧化碳還原產(chǎn)一氧化碳的活性位點(diǎn)，自支撐的氮摻雜碳納米管陣列具有良好的導(dǎo)電性和大的比表面積，有利于電子傳輸和活性位點(diǎn)的暴露。此外，將銅引入到包覆顆粒中形成的鎳銅合金能夠有效調(diào)節(jié)顆粒的d帶中心進(jìn)而改變其對(duì)氫的吸附，通過抑制電化學(xué)二氧化碳還原反應(yīng)的副反應(yīng)——析氫反應(yīng)來進(jìn)一步的提升選擇性。該電極在620 mV的過電位下表現(xiàn)出-32.87 mA cm-2的電流密度和1962 h-1的轉(zhuǎn)化頻率(TOF)，同時(shí)對(duì)一氧化碳的形成具有97%的法拉第效率。

關(guān)鍵詞

單原子催化劑;納米陣列;電化學(xué)二氧化碳還原;自支撐集成電極

線上墻報(bào)僅限年會(huì)已繳費(fèi)參會(huì)代表觀看。

您還沒有登錄，請(qǐng)您先 點(diǎn)擊這里登錄