镍单原子催化剂的制备及其电催化CO_(2)还原研究

作者：朱超; 张浩杰; 田地; 屈治国^*; 邸宏宇; 郑楠

来源：化学工业与工程, 2023, 1-8.

DOI：10.13353/j.issn.1004.9533.20230114

• 镍单原子
• 电催化
• CO_(2)RR
• CO

电催化CO2还原反应(Electrocatalytic CO2 reduction reaction， CO2RR)在解决全球变暖和能源危机方面有着巨大的应用潜力，但目前催化效率低、催化产物多样等问题限制了CO2RR反应的商业化应用。本文采用一锅法、碳化法制备了一系列不同镍含量的镍单原子催化剂，利用XRD、XPS、ICP-OES、HRTEM、HAADF-STEM、XAS等方法对镍单原子催化剂的形貌结构、原子价态、金属含量等方面进行表征，并通过电催化还原产物的法拉第效率(Faraday Efficiency， FE)和电流密度(Current density， J)来评价其电催化性能。此外，本文还研究了电解实验装置的改变对升电催化性能的提升。实验结果表明，随着Ni单原子催化剂的Ni金属负载量增加，产物一氧化碳(carbon monoxide， CO)的FECO和JCO均增加。催化剂中Zn1Ni2-CN表现出了优异的CO2RR催化性能，在H型电解池中，在-0.7 V vs RHE电位下FECO达到89%，在-0.9 V vs RHE下JCO达到6.99 mA·cm-2。在流动电解池中，大范围电位变化下(-0.4V～-1.2 V vs RHE)FECO均保持在99%以上，且在-1.2 V vs RHE电位下产物电流密度JCO达到174.5 mA·cm-2。

• 单位
  西安交通大学