鎳單原子催化劑的制備及其電催化CO2還原研究

編號：FTJS106831

篇名：鎳單原子催化劑的制備及其電催化CO2還原研究

作者：朱超 張浩杰 田地 屈治國 邸宏宇 鄭楠

關(guān)鍵詞： 鎳單原子 電催化 CO2RR CO

機(jī)構(gòu)： 國網(wǎng)陜西省電力有限公司電力科學(xué)研究院 西安交通大學(xué)能動學(xué)院 國網(wǎng)陜西省電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

摘要： 電催化CO2還原反應(yīng)(Electrocatalytic CO2reduction reaction, CO2RR)在解決全球變暖和能源危機(jī)方面有著巨大的應(yīng)用潛力,但目前催化效率低、催化產(chǎn)物多樣等問題限制了CO2RR反應(yīng)的商業(yè)化應(yīng)用。采用一鍋法、碳化法制備了一系列不同鎳含量的鎳單原子催化劑,利用XRD、XPS、ICP-OES、HRTEM、HAADF-STEM、XAS等方法對鎳單原子催化劑的形貌結(jié)構(gòu)、原子價態(tài)、金屬含量等方面進(jìn)行表征,并通過電催化還原產(chǎn)物的法拉第效率(Faraday efficiency, FE)和電流密度(Current density,J)來評價其電催化性能。此外,還研究了電解實驗裝置的改變對升電催化性能的提升。實驗結(jié)果表明,隨著Ni單原子催化劑的Ni金屬負(fù)載量增加,產(chǎn)物CO的FECO和JCO均增加。催化劑中Zn1Ni2-CN表現(xiàn)出了優(yōu)異的CO2RR催化性能,在H型電解池中,在-0.7 V vs. RHE電位下FECO達(dá)到89%,在-0.9 V vs. RHE下JCO達(dá)到6.99 mA·cm-2。在流動電解池中,大范圍電位變化下(-0.4~-1.2 V vs. RHE)FECO均保持在99%以上,且在-1.2 V vs. RHE電位下產(chǎn)物電流密度JCO達(dá)到174.5 mA·cm-2。