反应条件对铜催化CO2电还原的影响

Abstract

工业规模的化石能源消耗导致大气中二氧化碳含量不断增加,CO2转化利用成为人们日益关注的热点问题. 金属铜因其成本低廉、储量丰富,并且具有独特的CO2亲和力能够生成多碳化合物,是目前CO2电还原中研究最为广泛深入的电极材料. 由于阴、阳离子的特征吸附对Cu电极性能有显著影响,并且不同反应体系中对Cu电极上CO2吸附、活化影响也有所不同,因此导致金属Cu电极上报道的电催化活性、产物种类与选择性等都非常宽泛. 基于此,有必要系统地研究各种反应条件对金属Cu电极电催化CO2还原性能的影响. 作者选择了平均粒径为600 nm的商品化金属Cu颗粒作为电还原CO2的催化剂,研究了不同反应条件包括各种常用电解质溶液、KHCO3的浓度以及H型电解池和流动池. 实验结果表明,浓度为0.5 mol·L -1的KHCO3作为电解质溶液具有较好催化活性和较高的产物分电流密度,流动池可以进一步提高主要产物甲酸盐和CO的分电流密度. 本研究工作从反应条件的角度对CO2还原的电催化转化进行了系统研究,有助于理解电解液和反应器等因素对CO2电还原反应过程的影响规律.