模板剂辅助水热合成CuO催化剂及其CO2电化学还原性能
郭亚飞
赵佳祎
姚曦
邹叶琨
高宇璇
刘秉乾
赵传文
南京师范大学能源与机械工程学院,江苏南京 210023
摘要：利用可再生能源驱动CO2电化学还原制增值产品可实现人工碳循环和洁净电能的高效存储,是实现碳中和战略目标的重要策略.铜基催化剂是迄今为止唯一可实现CO2电化学还原制取多种产物的催化剂,但其面临CO2电化学还原过电势高和产物选择性低等挑战.为提升铜基催化剂CO2电化学还原性能,采用模板剂辅助水热合成法制备纳米CuO催化剂,探究聚乙烯吡咯烷酮(PVP)模板剂添加量对CuO催化剂微观结构和CO2电化学还原性能的影响.结果表明,添加PVP直接影响水热合成过程中CuO晶体成核与生长.CuO催化剂的平均粒径和CO2电化学还原性能依赖于PVP模板剂的添加量.PVP分子中的疏水碳链有利于使其保持分子斥力,抑制CuO催化剂纳米颗粒聚并.随PVP含量提高,CuO催化剂平均粒径先降低后增加,而其CO2电化学还原性能先提高后降低.PVP质量分数为25％的CuO催化剂(CuO-PVP-25)的平均粒径最小(29.53 nm),其在-0.53 V(可逆氢电极RHE)电势下,CO2电化学还原产物CO选择性和电流密度最高可达48.2％和-5.8 mA/cm2.CuO-PVP-25催化剂较佳的CO2电化学还原性能得益于其较小的粒径,因其平均粒径降低可诱导产生大量不饱和位点,直接影响CuO催化剂表面对关键中间体* CO的结合能,显著影响其催化活性和产物选择性.
关键词：PVP模板剂水热合成CuO催化剂CO2电化学还原构效关系
分类号：X701(一般性问题)TQ426(试剂与纯化学品的生产)
资助基金：国家自然科学基金(51806108)
论文发表日期：2022-08-28
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 50-58 )
英文信息