原位电沉积In纳米晶实现超低过电位下高效还原CO2

近日，中科院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室（筹）李灿院士（点击查看介绍）团队在电催化CO₂还原方面取得新进展。他们利用络合物分子前驱体和原位电沉积法在碳电极上制备In纳米晶，在极低过电位下实现高效的CO₂还原。在咪唑类离子液体辅助下，该催化剂还原CO₂的起始过电位可以和贵金属Ag媲美，为非贵金属材料同比最低值。CO₂转化为CO的法拉第效率99%且性能稳定(> 15h)。该结果发表在ACS Catalysis上，第一作者为丁春梅博士（ACS Catal., 2016, 6 (10), 6438–6443）。

CO₂浓度增加造成的全球温室效应问题促使人们寻找把CO₂还原转化为高附加值燃料或化工合成原料CO的有效方法。但是，目前仅有少数贵金属材料Au、Ag显示出较好的电催化CO₂还原活性，一些非贵金属催化剂(例如Cu、Bi、Sn、MoO₂)也显示出一定的CO₂还原活性，但仍有过电位高、产物选择性低和活性低的问题。探索更有效的非贵金属CO₂还原催化剂和有效的制备方法是该领域的研究重点之一。

李灿研究组发现，原位(in-situ)沉积得到的In催化剂的活性明显高于非原位(ex-situ)沉积的催化剂，这是因为原位沉积的催化剂颗粒具有更好的本征催化性能，且和导电基底之间有更好地接触。此外，通过将CO₂还原半反应和水溶液中水氧化反应耦合，可以实现CO和O₂同时高效放出，进一步证明该原位沉积法得到的非贵金属In催化剂在将来人工光合成领域中的应用潜力，这也有待进一步在水相CO₂还原体系的拓展研究。

该工作得到了科技部973项目（2014CB239400）和国家自然科学基金（No. 21603225, 21573230）的资助。

该论文作者为：Chunmei Ding, Ailong Li, Sheng-Mei Lu, Hefeng Zhang, Can Li

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.6b01795

In Situ Electrodeposited Indium Nanocrystals for Efficient CO₂ Reduction to CO with Low Overpotential

ACS Catal., 2016, 6, 6438-6443, DOI: 10.1021/acscatal.6b01795

导师介绍

李灿院士：http://www.x-mol.com/university/faculty/26747

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