中國製備出效率達93%電還原二氧化碳催化劑

2021-01-10 觀察者網

據科技日報8月20日報導，記者日前從中國科學技術大學獲悉，該校化學與材料科學學院和合肥微尺度物質科學國家研究中心曾傑教授課題組，利用不同鎳含量摻雜的二硫化錫納米片作為催化劑，實現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中表現出高活性和高穩定性。該成果近日發表在《德國應用化學》雜誌上。

在二氧化碳電還原反應中，二氧化碳分子的活化一直是二氧化碳電催化還原反應的研究難點。因為，在標準情況下，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準電極電勢為相對標準氫-1.9。通常，二氧化碳分子的活化包含電子從催化劑轉移到二氧化碳分子，而這一過程和催化劑的電子結構密切相關。因此，可以通過調節催化劑的電子結構從而實現二氧化碳分子的高效活化。

基於這樣的理念，研究人員以兩層原子厚的二硫化錫納米片為基礎，通過調節引入鎳的含量，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現了對二氧化碳分子的高效活化，從而增強二氧化碳電催化還原反應性能。在二氧化碳電催化還原反應中，5％鎳摻雜的二硫化錫納米片在-0.9標準氫電位的電壓下，二氧化碳還原成有效碳產物的法拉第效率高達93％。

該項工作不僅製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，也為合理設計電催化劑提供了方法。

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