铜改性黄铁矿催化剂的CO_(2)电催化还原性能研究

摘要

CO_(2)电催化还原合成高附加值燃料为CO_(2)转化利用提供了一条可持续发展的途径。然而,开发具有优异催化活性和产物选择性的电催化剂仍面临巨大的挑战。本研究制备了铜改性黄铁矿催化剂Cu_(x)Fe_(1−x)S_(2),采用XRD、XPS、SEM等表征分析方法研究了催化剂的物理化学性质,并研究了催化剂的CO_(2)电催化还原活性和产物选择性。实验结果表明,Cu掺杂可以调控催化剂纳米片的尺寸,同时可以抑制FeS_(2)在空气中的氧化。Cu_(0.33)Fe_(0.67)S_(2)比FeS_(2)表现出更好的催化反应活性,在(−1.5)−(−1.6)V vs.RHE,CO_(2)电催化还原的含碳产物法拉第效率为50.8%,电流密度为23.8 mA/cm2。相比于FeS_(2)催化剂,电流密度提高了71.2%。Cu_(0.09)Fe_(0.91)S_(2)在−1.3 V vs.RHE下生成C3H6的法拉第效率为21.8%,显著高于目前文献中已报道的法拉第效率。因此,Cu_(x)Fe_(1−x)S_(2)是一种比较有前景的CO_(2)电催化还原催化剂。