理工大學(xué)教授胡勁團(tuán)隊(duì)通過超聲合成技術(shù)制得碳負(fù)載鎵微球作為催化劑對(duì)二氧化碳電還原中的性能的影響。論文以文章形式發(fā)表于期刊《JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLID, 2022》（Tianyou Chen Jing H. 2021），文章第一作者是昆明理工大學(xué)稀貴金屬研究中心博士陳天友，通訊作者為胡勁教授。

鎵由于同時(shí)具有金屬和液體的性質(zhì)，在催化方面具有非凡的性能。該研究中，作者在乙醇溶液中通過超聲合成技術(shù)制得碳負(fù)載鎵微球(Ga/C-CP)催化劑，并研究了Ga微球催化劑在二氧化碳電還原中的性能。恒電位電解試驗(yàn)表明，Ga/C-CP電極上測得的電流密度從開始電解后逐漸增大，隨后在14.5 mA/cm2達(dá)到穩(wěn)定。XPS結(jié)果表明，這是因?yàn)樵贑O2還原過程中，表面部分Ga2O3被還原為Ga0。氧衍生的鎵位點(diǎn)有效提高了電還原CO2的反應(yīng)速率。除了氧衍生的鎵位點(diǎn)對(duì)催化的影響外，作者還發(fā)現(xiàn)電極表面的氯離子吸附層顯著促進(jìn)了CO2的還原，而抑制了質(zhì)子還原。電解過程中，氧衍生鎵微球催化劑在Bu4NCl/AN電解液中測的CO法拉迪效率達(dá)到84%，明顯高于0.1 M KHCO3溶液中的Ga電極的CO法拉第效率(23%)。

碳負(fù)載鎵微球作為催化劑對(duì)二氧化碳電還原中的性能的影響圖1.電解池示意圖

碳負(fù)載鎵微球作為催化劑對(duì)二氧化碳電還原中的性能的影響圖2.(a)合成Ga-CP催化劑的原理圖。(b) Ga/C- CP中C, O, Ga的SEM圖像和相應(yīng)的EDS能譜圖。(c)粒徑分布圖。(d) Ga和Ga/C- CP的XRD譜圖

碳負(fù)載鎵微球作為催化劑對(duì)二氧化碳電還原中的性能的影響圖3.(a)在0.1 M Bu4NCl/AN電解液中測量的線性掃描伏安圖;(b) 0.1 M Bu4NCl/AN電解液中CO2電還原的Tafel圖;(c)在0.1 M Bu4NCl/AN電解液中恒電位電解圖;(d) 0.1 M Bu4NCl/AN中生成CO的法拉第效率圖

碳負(fù)載鎵微球作為催化劑對(duì)二氧化碳電還原中的性能的影響圖4.在Ga/C- CP電極的XPS分析圖 (a)電解前和電解4 h后的全譜(b) Cl 2p (c) C 1s (d) O 1s (e) Ga 2p3 (f) Ga 3d

碳負(fù)載鎵微球作為催化劑對(duì)二氧化碳電還原中的性能的影響

圖5.在氧衍生鎵微球催化劑上電還原CO2生成CO的原理圖

在乙醇溶液中通過超聲處理技術(shù)合成了鎵微球，然后制備了可用于CO2電還原的Ga/C-CP電極。結(jié)果表明:Ga/C-CP電極上測得的電流密度在電解開始后逐漸增大，然后在14.5 mA/cm2時(shí)保持穩(wěn)定;在Bu4NCl/AN溶液中測得的生成CO的法拉第效率達(dá)到84%，明顯高于0.1 M KHCO3溶液中Ga電極的CO法拉第效率(23%)。XPS測試結(jié)果表明，在氧衍生鎵微球表面形成的氯離子吸附層可顯著提高反應(yīng)速率和生成CO的產(chǎn)量。

第一作者：陳天友
作者郵箱：[email protected]
文稿整理：鄧華銘
編輯：高翔
責(zé)編：王彧晗
本文于2022發(fā)布于《JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLID》
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022369722000026?via%3Dihub

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