Cu掺杂SnO_2阴极材料的制备及低过电位下对CO_2的电催化还原

摘要

以无机盐SnCl_4·5H_2O为前驱体,CuCl_2为掺杂剂通过一步水热法制备了Cu掺杂SnO_2阴极材料.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对该物质的形貌、晶型结构和元素组成及价态进行表征.在常温常压下于0.5 mol/L NaHCO3溶液中,通过循环伏安曲线、塔菲尔(Tafel)曲线和阻抗谱等考察了该阴极材料及其还原CO_2的性能.结果表明,该物质为金红石相SnO_2,且掺杂后晶粒减小,Cu^(2+)取代了SnO_2晶格中的Sn^(4+);当Cu掺杂量为1.5%时材料的催化活性最好.催化剂负载量为0.8mg/cm^2时,电流密度可达到3.5mA/cm^2,产甲酸的塔菲尔曲线斜率为55.1 mV/dec,最大法拉第效率约为23%,是纯SnO_2的12倍.