二氧化碳還原電催化劑研究取得突破

  近日，複旦大學先進材料實驗室教授鄭耿鋒課題組在二氧化碳還原（CO2 RR）電催化劑研究方麵取得重要進展，相關論文以《水蒸氣刻蝕氮摻雜碳材料以優化二氧化碳的電催化還原》）為題發表於《先進能源材料》該論文第一作者為先進材料實驗室2014級碩士研究生崔曉琦和潘誌勇。

  二氧化碳（CO2）作為化石燃料燃燒產生的主要物質被認為是造成全球變暖的主要原因。電催化還原二氧化碳被認是降低大氣中二氧化碳含量的有效途徑之一。氮摻雜的碳材料作為一種二氧化碳電催化劑受到人們廣泛關注，由於吡啶氮、吡咯氮、石墨氮對水分子的吸附能力不同，即水蒸氣更容易吸附在吡啶氮和石墨氮上，卻難以吸附在吡咯氮上，所以當高溫水蒸氣通過氮摻雜的碳納米管時，鄰近吡啶氮和石墨氮的碳原子更容易被刻蝕除去，使吡啶氮和石墨氮脫落。而相對較多的吡咯氮被保留下來，使體係中吡咯氮所占的比例升高，從而顯著降低了電化學還原水產氫反應（HER）的法拉第效率，並提高了二氧化碳還原生成一氧化碳（CO）的效率。在-0.5V vs. RHE的電位下，CN-H-CNTs電催化CO2 RR生成CO的法拉第效率達到了最大值88%。

  這項工作借助有利於大規模生產的簡單方法有效調控了氮摻雜碳材料中的氮摻雜類型，並大幅度提高了CO2 RR生成CO的催化活性和選擇性。