我制備出效率達(dá)93%電還原二氧化碳催化劑
記者日前從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院和合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心曾杰教授課題組，利用不同鎳含量摻雜的二硫化錫納米片作為催化劑，實(shí)現(xiàn)高效電還原二氧化碳到甲酸和一氧化碳。這種鎳摻雜的二硫化錫納米片催化劑，在二氧化碳電還原反應(yīng)中表現(xiàn)出高活性和高穩(wěn)定性。該成果近日發(fā)表在《德國應(yīng)用化學(xué)》雜志上。
在二氧化碳電還原反應(yīng)中，二氧化碳分子的活化一直是二氧化碳電催化還原反應(yīng)的研究難點(diǎn)。因?yàn)?，在?biāo)準(zhǔn)情況下，二氧化碳分子在水溶液中活化成二氧化碳陰離子所需的標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為相對標(biāo)準(zhǔn)氫-1.9。通常，二氧化碳分子的活化包含電子從催化劑轉(zhuǎn)移到二氧化碳分子，而這一過程和催化劑的電子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此，可以通過調(diào)節(jié)催化劑的電子結(jié)構(gòu)從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳分子的高效活化。
基于這樣的理念，研究人員以兩層原子厚的二硫化錫納米片為基礎(chǔ)，通過調(diào)節(jié)引入鎳的含量，得到了不同鎳摻雜的二硫化錫納米片催化劑。合適鎳含量的二硫化錫納米片催化劑實(shí)現(xiàn)了對二氧化碳分子的高效活化，從而增強(qiáng)二氧化碳電催化還原反應(yīng)性能。在二氧化碳電催化還原反應(yīng)中，5%鎳摻雜的二硫化錫納米片在-0.9標(biāo)準(zhǔn)氫電位的電壓下，二氧化碳還原成有效碳產(chǎn)物的法拉第效率高達(dá)93%。
該項(xiàng)工作不僅制備了高效的鎳摻雜二硫化錫納米片作為二氧化碳電還原催化劑，也為合理設(shè)計(jì)電催化劑提供了方法。(記者吳長鋒)
