水溶液中多孔双金属氧化物电极高效电催化还原CO₂的研究

【作者】 杨得鑫； 朱庆宫； 陈春俊； 卢璐； 郭伟伟； 刘志密； 韩布兴；

【机构】 中国科学院化学研究所；

【摘要】 二氧化碳（CO₂）是主要的温室气体,同时也是廉价、无毒、储量丰富的C1资源。CO₂的资源化利用具有重要意义。近年来,采用电化学方法还原CO₂制备化学品和能源产品引起普遍关注。其中,以水为电解液,采用廉价电催化剂、在较低过电位下高效催化还原CO₂仍是一个具有挑战性的课题。本文以多孔Cu/Ni双金属氧化物为电极材料,系统研究了一系列不同配比的Cu/Ni双金属氧化物（Cu_xNi_yBMOs）对电催化还原CO₂为甲酸的影响,部分结果如图1所示。研究发现,当Cu/Ni比例为3/1时,以Cu₃NiBMOs为阴极材料,可有效降低还原反应过电位及显著提高还原效率。在0.5MKHCO₃水溶液中,反应的总电流可达到10.9m A mg^-1,甲酸的法拉第效率可达到95.9%。实验结果表明,Cu₃NiBMOs优异的电催化性能与材料的多孔性、Cu/Ni氧化物的协同作用、较大的电化学比表面积和较高的电子传输速率等有关。另外,水溶液的浓度对反应的速率和选择性都有重要的影响。更多还原