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抑制析氢反应是关键:在多孔 In55Cu45 催化剂上从 CO2 选择性电合成甲酸盐
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2021-07-21 , DOI: 10.1021/acsami.1c07829
Motiar Rahaman 1 , Kiran Kiran 1 , Ivan Zelocualtecatl Montiel 1 , Abhijit Dutta 1 , Peter Broekmann 1
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通过 CO 2电还原直接电合成甲酸盐(表示为 CO 2 RR)目前引起了极大的关注,因为甲酸盐是一种非常有价值的商品化学品,已经在广泛的应用中使用(例如,甲酸燃料电池、鞣革、橡胶生产、防腐剂和抗菌剂)。在此,我们展示了使用多孔 In 55 Cu 45从 CO 2饱和碳酸氢盐水溶液通过 CO 2 RR高选择性生产甲酸盐合金作为电催化剂。这种新型高表面积材料是通过利用动态氢气泡模板方法的电沉积工艺生产的。甲酸生产(FE的法拉第效率(FES)甲酸盐)从未低于90%约400 mV的相对宽的电位窗口内,从-0.8到-1.2V,VS的可逆氢电极(RHE)。96.8% 的最大 FE甲酸盐,对应于j甲酸盐= -8.9 mA cm –2的部分电流密度,在 -1.0 V vs RHE 下产生。实验结果表明 CO 2 RR 机制涉及稳定 In 上的 HCOO* 中间体。55 Cu 45合金表面结合有效抑制寄生析氢反应。使这种 CO 2 RR 合金催化剂特别有价值的是它对降解和化学中毒的稳定性。在延长的 30 小时电解实验中,甲酸盐效率几乎保持不变,约为 94%,而纯 In 膜催化剂(参考基准系统)在类似的实验条件下显示甲酸盐效率从 82% 显着降低至 50%。应用相同位置扫描电子显微镜方法来证明所应用的 In 55 Cu 45的结构稳定性各种长度尺度的合金泡沫催化剂。我们证明了所提出的催化剂概念可以转移到技术上相关的载体材料(例如碳布气体扩散电极)而不会改变其优异的品质因数。



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更新日期:2021-08-04
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