电催化还原

摘要： 近日,中国科学院福建物质结构研究所的研究团队通过串联催化策略,在局部附近多个不同的催化位点来提高CO_(2)电还原反应(CO_(2)RR)对乙烯的选择性。该研究成果发表于《德国应用化学》杂志。CO_(2)RR反应对于合成乙烯等化学品具有重要意义,但受限于单一活性中心的多电子转移过程和缓慢的C-C耦合过程。该研究团队将Cu纳米颗粒均匀分散在锚定原子孤立的Ni-N位点的卟啉三嗪骨架[PTF(Ni)]上,构建了串联催化剂PTF(Ni)Cu,用于催化CO_(2)RR反应生成乙烯。其中PTF(Ni)可以有效地将CO_(2)还原成高浓度的CO,并随后迁移到附近的Cu位,为下一次C-C偶联和进一步生产乙烯提供高覆盖率。

摘要： 采用阴极电沉积法制备载锌泡沫铜双金属复合电极,并通过扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱和X线衍射仪(XRD)对载锌泡沫铜(泡沫Cu-Zn)电极进行表征。将泡沫Cu-Zn电极作为阴极,Ir-Ru/Ti板作为阳极,在无隔膜反应器中进行废水中硝酸盐氮(NO_(3)^(-)-N)电化学还原实验,考察电流密度、溶液pH、Cl^(-)浓度对NO_(3)^(-)-N还原效果的影响,研究NO_(3)^(-)-N还原机制。结果表明:Zn纳米颗粒以不规则絮状结构成功地沉积在泡沫铜表面。对于质量浓度为700 mg/L的NO_(3)^(-)-N模拟废水,在电流密度为20 mA/cm^(2)、不调节废水pH和NaCl投加量为1.5 g/L条件下,电解6 h后,将NO_(3)^(-)-N质量浓度由初始的700 mg/L降至约4 mg/L,去除率达到99%左右,无副产物亚硝酸盐氮(NO_(2)^(-)-N)产生,最终副产物氨氮(NH_(4)^(+)-N)质量浓度约64 mg/L,N_(2)选择率约90%。

摘要： 将CO_(2)在可再生电力驱动下电催化还原成燃料,用于替代化石燃料和应对CO_(2)排放增加导致的气候变化问题是一种潜在的清洁战略。主要综述了各种钴基催化剂在电催化CO_(2)还原方面的应用。金属钴催化性能较差,法拉第效率低于85%。然而,钴氧化物、钴酞菁、钴卟啉、钴基金属有机框架和共价有机框架通过金属参杂、碳基材料固定等手段能显著提高稳定性和催化性能。目前,CO_(2)的还原主要产生C_1和C_2产物,而较难生产C_3和C_4产物。此外,竞争性析氢反应抑制了CO_(2)还原。未来,高效性和专一性催化剂的研发是CO_(2)资源化回收的关键。

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。

摘要： 由太阳能、风能驱动CO_(2)电化学还原为高附加值的燃料和化学品是缓解温室效应和实现碳减排的方法。铜基催化剂作为CO_(2)还原为碳氢化合物的催化剂受到广泛的关注,但反应过电位高、目标产物选择性低和催化剂稳定性差等仍是开发铜基催化剂需解决的问题和面临的挑战。简述了电催化还原CO_(2)为乙烯的反应机理,总结了最近铜基催化剂形貌和晶面调控、缺陷构造、杂原子掺杂以及双金属合金化对其性能影响的研究进展,为电催化CO_(2)还原制乙烯高效催化剂的研发提供参考。

摘要： 当前随着化石燃料消耗的不断增加,二氧化碳排放量也显著增加,严重破坏了地球的碳循环平衡。电催化还原二氧化碳的出现就有希望保护这一平衡。而在二氧化碳电化学转化过程中,优良催化剂的选择尤为重要。本文综述了电催化还原二氧化碳的原理,并重点讨论影响二氧化碳电催化还原的电极材料因素。最后对电催化还原二氧化碳的研究进行总结与展望。

摘要： 二氧化碳(CO2)是造成温室效应最主要的温室气体.CO2被排放到空气中,既破坏了环境,又浪费了宝贵的碳资源,把CO2存储及资源化回收转化可对其进行有效利用.电化学还原的实质就是利用电子的得失来实现CO2的还原.作为电化学还原的电极材料,纳米材料具有很高的比表面积和表面正电性可作为高活性的催化剂和气体吸附剂.纳米粒子尺寸小、表面的化学键状态和电子态与颗粒内部不同、表面原子配位不全,导致表面的活性位置增加,使它具备了作为催化剂的基本条件.因此,对近年来有关纳米材料用于电化学催化还原CO2研究进行了综述,对纳米材料电极的制备、应用进行了阐述.

摘要： 中国科学院大连化学物理研究所的研究人员在二氧化碳电催化还原研究中取得进展。该研究实现了非铜基催化剂上串联催化二氧化碳电化学还原制甲烷,为二氧化碳电催化还原制碳氢化合物提供了新策略。

摘要： 通过采用电镀的方法在不同的摩尔比镀液中制备了以碳布(carbon clothes,CC)为基底的锡—钴双金属电极材料(SnxCoy/CC).采用XRD、SEM、XPS、EDS和BET等测试方法对该催化材料的组成、微观形貌和结构进行了表征,结果表明Sn-Co双金属在碳布基底上电沉积成功.并利用线性循环伏安法、计时电流法以及EIS阻抗分析评价了该电极材料对CO2还原的电催化性能.结果表明,当双金属渡液中Co掺杂的含量为40％时,在碳钎维上生长出稻穗形貌的立方状双金属微粒,且该电催化材料具有最低的电荷转移电阻和最高的电导率,XPS分析表明双金属电极的表面金属元素都以催化效果较好的氧化态SnOx、Co3O4的形式存在.在电解电压为-1.16 V(vs.RHE)时,Sn60Co40/CC电催化产甲酸的法拉第效率可达57.4％,高于单金属Sn的产甲酸的法拉第效率42.3％,表明通过掺杂Co元素和调控形貌可以有效提高单金属Sn的电催化性能.

摘要： Fe(Ⅱ)EDTA络合脱硝技术是烟气脱硝技术中较为常用的一种方法.然而,Fe2+易氧化,损失较大,二次使用困难,导致运行成本高.为了达到络合液重复利用的目的,利用钯—泡沫镍电极对脱硝络合液进行电催化还原再生,主要探究催化剂的负载量、电流密度及反应温度对钯—泡沫镍电极的电催化再生效果的影响.实验结果表明:当采用化学置换将钯负载在泡沫镍电极,负载量为1.0 mg·cm-2,电流密度为6 mA·cm-2、温度为30°C时,再生效果最好,Fe(Ⅱ)EDTA—NO的转换率达90.0％、NH4+选择性为10.0％、N2的选择性为90.0％、再生液对NOx脱除效率在25 min内均大于80％.

摘要： 电催化还原二氧化碳制备甲酸是备受关注的热点问题.而电极材料是决定还原效率的重要因素.本文通过电沉积方法在泡沫铜上直接制备纳米结构硫化亚铜薄膜,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其结构性能进行了系统研究.以硫化亚铜作为阴极电催化材料、0.5 mol·L-1 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的乙腈溶液为电解液,在该体系中可高效催化转化二氧化碳为甲酸.结果表明,这一电解体系可有效实现电化学反应,甲酸的法拉第效率(FEHCOOH)可以达到85％,同时甲酸还原电流密度可达到5.3 mA· cm-2.

摘要： 采用溶胶-凝胶法制备Ti基纳米TiO2膜电极,通过循环伏安法研究了TianoTiO2膜电极在离子液体-异丙醇介质中对樟脑的异相电催化还原,同时讨论了温度、离子液体浓度、底物樟脑的浓度对催化活性的影响。结果发现TianoTiO2膜电极对樟脑的电化学还原具有高催化活性,在离子液体/异丙醇的比例为8:30,底物浓度为66mmol/L,反应温度50～55°C时,电极的催化活性最佳。

摘要： 氧化亚铜作为一种直接禁带宽度的半导体材料,在太阳能转换,电极材料,传感器和催化等方面都有潜在的应用价值。自从Cu2O被发现可以在可见光下将水分解为氢气和氧气以来,Cu2O这种窄禁带半导体材料就被认为是一种重要的具有可见光响应能力的半导体催化剂。有研究表明,当电极表面有Cu2O存在时,产物对乙烯的选择性明显增强。本文通过阳极氧化法,电化学沉积法以及煮沸法在铜片表面制备了p型和n型的Cu2O薄膜,用两种Cu/Cu2O薄膜电极分别对CO2进行电催化还原,光电共催化还原。然后比较了各自的还原效果,并对催化机理进行了研究。

摘要： 通过溶胶-凝胶法制备纳米TiO2/CNT复合膜电极，采用循环伏安法研究了复合膜电极在中性水溶液、室温离子液体[EMI]BF4中的电化学行为，同时研究了该膜电极对CO2还原固定的电催化活性，并采用控电位方法电催化还原固定CO2得到三种高分子聚合物：聚酯、聚甲醛、聚乙烯。

摘要： Cu电极较之玻碳(GC)电极，有利于CO2的电还原反应，而电沉积制备的纳米Cu电极可以进一步提高其电催化还原性能。研究过程中具体考察了各个电沉积条件，例如沉积时间、H2SO4浓度、沉积电位、Cu2+浓度等，对所制备的纳米Cu电极对CO2电还原反应催化性能的影响。针对该反应优化了纳米Cu电极的制备条件，并用SEM表征了其具体微观形貌。最后还将制备的纳米Cu电极运用于CO2与环氧丙烷的电合成反应，提高了碳酸丙烯酯的反应产率。

摘要： 机械剥离MoS2(E-MoS2)分散液是通过利用NVP作为溶剂,湿法球磨本体的MoS2得到的.TEM拍摄出了606片的E-MoS2,并统计出其平均长度为228nm.由AFM观测出E-MoS2纳米片的厚度为3.61～5.75nm,这约为3～5层的单层MoS2片的厚度.在TEM和XPS的观测下,本体MoS2的主要成分就是2H相,而E-MoS2的主要成分则是1T相,其中本体的MoS2和E-MoS2的1T相的含量分别约为12％和69％.因此剥离后MoS2在形貌上不仅变小变薄了,而且也由原来的2H相转变以1T相为主导,故E-MoS2的导电性有所提高.分别将MoS2和E-MoS2作为电极用来进行电催化还原的测试.在-1.1V时,E-MoS2的催化还原下呈现高的电流密度为41mA cm-2,是未剥离MoS2在同电位产生的1.25倍;并且-0.6到-1.1V(E-MoS2电极),CO与H2的比率可以稳固在1∶2左右,这满足工业上制备合成气的比率;而对比未剥离MoS2电极,CO与H2的比率则是在1∶5以上.本工作通过湿法球磨剥离MoS2来控制其1T相含量的情况,借此来调节CO与H2的产物分布比例,有望为今后电催化还原CO2为合成气提供一种新的思路.

摘要： 本论文采用恒电位沉积的方法,在铂电极上制备纳米Ag,并对其形貌进行表征;同时考察了沉积电量对其催化效果的影响,确定优化电量.

摘要： 丁二酸（butanedioic acid）又名琥珀酸（succinic acid），是一种重要的有机化工原料及中间体，广泛地用于医药、农药、合成高分子材料、感光材料、香料和食品添加剂等行业。可作食品添加剂、增塑剂、化学试剂、医药、农药的原料；在医药工业中主要用于生产琥乙红霉素、合成镇静剂、避孕药及治癌药物等药品；农用化学品中生产植物生长调节剂比久、杀菌剂菌核净等；染料工业中生产高级有机颜料酞菁红；食品工业中用作酱油、液体调味品及炼制品的风味改良剂；在化学工业中用于生产制备五杂环化合物染料、醇酸树脂、丁二酸酐、丁二酰亚胺及其衍生物、玻璃纤维增强塑料、离子交换树脂、感光药剂、农药等，亦可用于增塑剂，如清漆、香料、酯类等方面。Ti3+对 C=C 具有很强的还原能力，对于绝大多数的不饱和有机物均有还原作用。研究表明，Ti/TiO2电极对马来酸还原成丁二酸具有较高的电催化活性。本文以电化学原位阳极氧化法制备了 Ti/TiO2膜电极，并将其应用在马来酸的电催化还原上，结果表明制备的膜电极只含有 Ti、O两种元素，并且以TiO2的形式存在。

摘要： 随着全球工业化进程的不断加深,仅依靠绿色植物的“光合作用”难以调节大气中具有“温室效应”的CO2含量的相对平衡。除实施节能减排外,有必要研究各种非生物途径转换CO2并加以循环利用。电还原作为一种重要的CO2非生物转换途径不仅可以调节大气中CO2含量,而且其还原产物HCOOH、CH4等也是重要的可利用燃料。本工作采用循环伏安法在涂覆了球形纳米TiO2薄膜的导电玻璃ITO(TiO2/ITO)基底上电沉积RuO2。与热分解法相比，操作简单、条件温和，且用此方法构建的纳米RuO2/TiO2薄膜电极可显著提高催化CO2还原的电流密度并具有良好的稳定性。

摘要： 通过层层静电自组装法在基底上原位制备了钯取代Keggin型磷钨杂多酸／聚酰胺-胺多层膜修饰电极．利用X射线光电子能谱和扫描电子显微镜等手段对多层膜的组成和表面形貌进行了表征．结果表明，经杂多酸阴离子和聚酰胺-胺交替组装形成的多层膜生长均匀且表面平整．用循环伏安法研究了多层膜的形成过程及电化学性能．测试结果表明：rn 多层膜在0．4～0．6 V电位范围内出现一对归属于Pd(Ⅱ)／Pd(Ⅰ)的氧化还原峰．该峰随pH值和扫描速率的改变而发生一定程度的形变;在pH=4的缓冲溶液中，多层膜修饰电极的稳定性良好且对BrO3-和H2O2的还原反应表现出良好的催化活性．

摘要： 本发明提供一种炭基电催化剂与TS‑1热催化剂串联的方法及其在电催化氧还原原位制环氧丙烷中的应用。在阴极侧，炭基电催化剂为氧还原产H2O2催化剂，炭基电催化剂与热催化剂TS‑1串联，协同作为阴极侧催化剂；同时，向阴极侧通入氧气和丙烯，氧气首先在炭基电催化剂的作用下，还原产生H2O2；随后产生的H2O2与阴极侧的TS‑1结合，原位环氧化丙烯制备环氧丙烷。本发明将炭基电催化剂与TS‑1串联，以及将氧还原制H2O2与丙烯环氧化反应耦合，实现氧还原产生的H2O2原位催化丙烯环氧化制环氧丙烷，在流动电解池中环氧丙烷产量达11.68mmolgcat‑1h‑1；制备了高活性、高选择性的过渡金属单原子掺杂介孔炭，使H2O2选择性可达94％，法拉第效率接近100％，H2O2产率高达519mmolgcat‑1h‑1。

摘要： 本发明公开了纳米线结构的电催化二氧化碳还原功能电催化剂及其制备方法，其具体步骤为：将氯金酸、二水氯化铜和葡萄糖溶于水中并搅拌混合均匀得到溶液A；将油胺溶于水中并搅拌混合均匀得到溶液B；在室温条件下将溶液A加入到溶液B中超声30min，再在室温下搅拌混合均匀，将搅拌得到的悬浮液转移至衬有聚四氟乙烯的高压反应釜中并于120°C密封反应，然后在10000rpm下分别用乙醇和去离子水离心洗涤得到二氧化碳还原功能电催化剂。本发明合成的Au‑Cu纳米线结构具有优异的电催化CO2还原性能，其合成方法操作简单、反应效率高且能耗低。

摘要： 本发明涉及新型钌基自支撑电催化材料及其制备方法和在电催化氮气还原产氨中的应用。将氧化石墨烯与RuCl

摘要： 本发明涉及一种用于电催化还原CO2至甲酸的催化电极、应用及电催化还原二氧化碳至甲酸的方法。用于电催化还原CO2至甲酸的催化电极，包括玻碳片和涂覆在玻碳片上的含有氧空位的二氧化锡的涂层。所述含有氧空位的氧化锡可将二氧化锡200~400°C真空热处理2~4 h得到。该用于电催化还原CO2至甲酸的催化电极应用于电催化还原二氧化碳，可提高其电催化还原二氧化碳至甲酸的速率和电流效率。在相同电位下，其还原二氧化碳至甲酸的速率比未处理的增长了近3倍，电流效率也提高了近一倍。

摘要： 本发明公开了一种氧化‑还原铅电催化材料及其制备方法和在电催化还原二氧化硫中的应用。该方法是以铅片为原料经过氧化‑还原步骤制备氧化‑还原铅电催化材料，该氧化‑还原铅电催化材料具有特殊的花瓣状结构形貌，且富含氧缺陷，其具有较高的电还原催化活性及还原选择性，将其用于催化电还原二氧化硫可以高效高选择性生成单质硫，单质硫产物选择性高(可达91.86％)，且氧化‑还原铅电催化材料的制备方法操作简单、条件温和、低成本，有利于大规模生产。

摘要： 本发明涉及一种用于电催化还原CO2至甲酸的催化电极、应用及电催化还原二氧化碳至甲酸的方法。用于电催化还原CO2至甲酸的催化电极，包括玻碳片和涂覆在玻碳片上的含有氧空位的二氧化锡的涂层。所述含有氧空位的氧化锡可将二氧化锡200~400°C真空热处理2~4h得到。该用于电催化还原CO2至甲酸的催化电极应用于电催化还原二氧化碳，可提高其电催化还原二氧化碳至甲酸的速率和电流效率。在相同电位下，其还原二氧化碳至甲酸的速率比未处理的增长了近3倍，电流效率也提高了近一倍。

摘要： 本发明公开了一种氧化‑还原铅电催化材料及其制备方法和在电催化还原二氧化硫中的应用。该方法是以铅片为原料经过氧化‑还原步骤制备氧化‑还原铅电催化材料，该氧化‑还原铅电催化材料具有特殊的花瓣状结构形貌，且富含氧缺陷，其具有较高的电还原催化活性及还原选择性，将其用于催化电还原二氧化硫可以高效高选择性生成单质硫，单质硫产物选择性高(可达91.86％)，且氧化‑还原铅电催化材料的制备方法操作简单、条件温和、低成本，有利于大规模生产。

摘要： 本发明属于一氧化碳电催化还原技术领域，具体为一种电催化还原一氧化碳生成乙酸的电催化剂及其应用。本发明首先制备得到用于电催化还原一氧化碳生成乙酸的电催化剂—铜钯合金纳米颗粒电催化剂，然后利用该电催化剂作为催化反应阴极，采用氢氧化钾电解液，电催化一氧化碳还原，并选择性地生成乙酸。该催化剂催化一氧化碳电还原生成乙酸的分电流密度可达到425 mA cm‑2，法拉第效率可达到70%；该催化剂能够在膜电极装置中，以2.5A的总电流连续稳定运行500h，同时能够保持较高的乙酸法拉第效率。本发明原材料来源广泛，制备方法简单、环保、价格低廉，将一氧化碳高效转化为乙酸，具有广阔的市场应用前景。

摘要： 本发明涉及一种二硫化锡/二硫化钼电催化剂的制备方法及其在电催化还原N2合成NH3的应用。首先利用简单的水热法制备二硫化钼纳米片，之后进一步利用水热法在二硫化钼纳米片表面生长二硫化锡纳米颗粒。本发明操作简便且绿色无污染。通过控制二硫化钼的添加量，获得了最优的二硫化锡/二硫化钼电催化剂。经测试表明，在二硫化钼纳米片表面负载二硫化锡纳米颗粒，可以有效增加电化学活性表面积和导电性，使之对电催化还原N2合成NH3具有优异的活性以及良好的稳定性。在0.1M Li2SO4电解液中，其氨产率和FE分别为34.3ugh‑1mg‑1和13.8％。

摘要： 本发明公开了一种能高效电催化还原硝基苯的具有核壳型包覆结构的氧化石墨烯@聚合金属卟啉复合纳米催化剂的制备方法。该方法先将四氨基苯基锰卟啉通过共价键结合的方式固载于氧化石墨烯表面，再通过共轭桥联剂偶联负载的锰卟啉，得到锰卟啉聚合物薄膜包覆的氧化石墨烯复合物：氧化石墨烯@金属卟啉复合纳米材料。本方法所制备的氧化石墨烯@聚合金属卟啉复合物电催化还原硝基苯的实验结果表明：由于氧化石墨烯与聚合金属卟啉薄膜的协同催化作用，相比于氧化石墨烯修饰的玻碳电极，氧化石墨烯@金属卟啉复合纳米材料修饰的玻碳电极的还原电位正移了50mV以上，展现出了更正的还原电位，并且还原电流响应更加灵敏，性质更加稳定，催化还原硝基苯的性能更加优越，在环境中微量硝基苯的电化学检测中具有很大的应用价值。