多级结构的CuO/Cu2O纳米催化剂对CO2高效电化学还原性能的研究

摘要

研究了一种具有新颖的多级结构的CuO/Cu2O(CuOX)纳米催化剂,其制备采用简单的一步水热法.将得到的CuOX催化剂喷涂在气体扩散层(GDL)上,组成复合工作电极(CuOX/GDL),用于CO2电化学还原.X-射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)表明,这种CuOX 纳米催化剂平均直径约500nm,可有效提高工作电极的活性比表面积.循环伏安测试表明, CuOX/GDL 复合电极的活性比表面积是无负载GDL 电极面积的5倍左右.采用循环伏安法(CV)和线性扫描伏安法(LSV)研究水热处理的温度和时间条件对CO2电还原性能的影响及催化剂负载量对催化性能的影响.结果表明,CuOX 的最佳水热合成条件为,反应温度180℃,反应时间2h,最佳负载量为3mg cm-2,在该条件下CO2电化学还原的起峰电位可达到约-0.5V vs.SHE .甲酸的法拉第效率达到约62％,并且催化剂的稳定性可达到20小时.