編號：NMJS08332
篇名：碳層網(wǎng)絡(luò)促進(jìn)Sn/SnO2納米顆粒選擇性CO2還原
作者：滕雪 牛艷麗 鞏帥奇 劉璇 陳作鋒
關(guān)鍵詞： CO2電催化還原 碳層網(wǎng)絡(luò) Sn/SnO2 甲酸 Zn-CO2電池
機(jī)構(gòu)： 同濟(jì)大學(xué)化學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院
摘要： 在各類CO2還原電催化劑中,錫基材料獲得了研究人員的廣泛關(guān)注,但其總體催化性能仍然受催化劑電極的組成,形貌和結(jié)構(gòu)的限制。在本研究中,我們利用Sn低熔點(diǎn)(m.p.232℃)的特性,在聚多巴胺碳化的同時(shí)實(shí)現(xiàn)Sn的熔化與再結(jié)晶,合成了由氮摻雜碳層網(wǎng)絡(luò)分散的異質(zhì)結(jié)構(gòu)Sn/SnO2納米顆粒自支撐電極(Sn/SnO2@NC)。氮摻雜碳層網(wǎng)絡(luò)有利于電子的富集,可提高催化劑電極的導(dǎo)電性,防止超細(xì)納米粒子的團(tuán)聚,并保護(hù)其不在電解液中溶解。在CO2飽和的0.5 mol·L-1 NaHCO3水溶液中,所制備Sn/SnO2@NC電極與沒有碳層網(wǎng)絡(luò)包覆的電極相比,其CO2還原催化性能得到了很大的提高。該Sn/SnO2@NC電極在-0.9 V(vs.RHE)的電解電壓下,電流密度為17 mA·cm-2,甲酸鹽產(chǎn)物的選擇性為83%。通過偶聯(lián)該CO2還原催化電極與商品化RuO2催化劑作為水氧化陽極,可實(shí)現(xiàn)持續(xù)的CO2/H2O電解。此外,以Sn/SnO2@NC為陰極,Zn箔為陽極,我們還構(gòu)建了可充放電的水系Zn-CO2電池。該電池的輸出開路電壓為1.35 V,峰值功率密度為0.9 mW·cm-2。本研究為高性能CO2還原催化劑的設(shè)計(jì)提供了新的思路,同時(shí)可充放電Zn-CO2電池的構(gòu)建為綠色能源轉(zhuǎn)換和存儲系統(tǒng)提供了新的方案。
