【作者】 杨冬蕊； 刘玲； 张倩； 施毅； 周钺； 刘春根； 王凤彬； 夏兴华；

【Author】 Dong-Rui Yang;Ling Liu;Qian Zhang;Yi Shi;Yue Zhou;Chun-Gen Liu;Feng-Bin Wang;Xing-Hua Xia;State Key Laboratory of Analytical Chemistry for Life Science,Nanjing University;Key Laboratory of Mesoscopic Chemistry of MOE,Nanjing University;

【机构】 南京大学生命分析国家重点实验室南京大学化学化工学院； 南京大学教育部介观化学重点实验室南京大学化学化工学院；

【摘要】 电化学方法将二氧化碳转化成燃料是一种潜在的解决温室效应以及实现化学能循环利用的有效方法。然而,二氧化碳电化学还原反应受高过电位、低动力学以及伴随氢气析出副反应等的限制。金纳米催化剂能高效、高选择性地将二氧化碳电催化还原成一氧化碳。本文研究了50 nm金胶以及50 nm金二十四面体在电催化还原二氧化碳的法拉第效率。研究发现,在-0.6 V,金二十四面体催化还原二氧化碳成一氧化碳的法拉第效率高达88.80%,比金胶催化剂(-0.7 V时为59.04%)高约1.5倍。通过探究金二十四面体纳米粒子的尺寸效应,发现催化转化成一氧化碳的法拉第效率随粒子尺寸增大而呈现线性下降,当金二十四面体纳米粒子为100 nm时,生成一氧化碳的法拉第效率仅为62.13%。X射线衍射表征和密度泛函理论(DFT)计算结果表明,金二十四面体的(221)晶面比金胶的(111)晶面更有利于稳定二氧化碳还原中的重要中间产物COOH*,使金二十四面体在电催化转化二氧化碳为一氧化碳过程中表现出高的法拉第效率和低的过电位。更多还原

【Abstract】 Electrochemical conversion of CO₂ into fuels is a promising means to solve greenhouse effect and recycle chemical energy.However,the CO₂ reduction reaction（CO₂ RR） is limited by the high overpotential,slow kinetics and the accompanied side reaction of hydrogen evolution reaction.Au nanocatalysts exhibit high activity and selectivity toward the reduction of CO₂ into CO.Here,we explore the Faradaic efficiency（FE） of CO₂ RR catalyzed by 50 nm gold colloid and trisoctahedron.It is found that the maximum FE for CO formation on Au trisoctahedron reaches 88.80% at-0.6 V,which is 1.5 times as high as that on Au colloids（59.04% at-0.7 V）.The particle-size effect of Au trisoctahedron has also been investigated,showing that the FE for CO decreases almost linearly to 62.13% when the particle diameter increases to 100 nm.The X ray diffraction characterizations together with the computational hydrogen electrode（CHE） analyses reveal that the（221） facets on Au trisoctahedron are more feasible than the（111） facets on Au colloids in stabilizing the critical intermediate COOH*,which are responsible for the higher FE and lower overpotential observed on Au trisoctahedron.更多还原