摘要
二氧化碳的电化学还原(CO2RR)是减少大气中温室气体含量，并同时将CO2再循环为有价值的化学品和燃料的有前途的途径，具有重要的经济和环境价值。但是电催化二氧化碳还原受到二氧化碳分子键能较大，析氢反应的竞争以及反应产物复杂等不利因素的制约。研究发展同时具有高活性、高选择性和高稳定性的催化剂对于二氧化碳电催化还原的实际应用有着至关重要的意义。 本文分别使用浸渍法和球磨-高温热解法合成了原子级分散的锡基和铜基的催化剂，并综合运用多种手段对其形貌、组成、结构以及二氧化碳电催化性能进行了系统研究。研究内容和成果如下: 1)通过化学氧化法、浸渍、焙烧和电还原四步过程，制备得到了一系列负载不同质量百分比的Sn原子的Cu纳米线。对催化剂的表征发现其良好的催化活性和选择性来源于Cu纳米线上负载的原子级分散的Sn原子，原子级分散的Sn原子为二氧化碳还原为CO的反应构筑了良好的活性位点。其中Sn原子负载量为1.22％的催化剂展现出了最佳的还原二氧化碳为一氧化碳的活性，在-0.8Vvs.RHE时电流密度达到-7.2mA cm-2，其法拉第效率在-0.8V时达到90.5％，催化剂在-0.9V vs RHE下电解8h，电流密度的大小没有明显变化，展现出良好的催化稳定性。 2)利用球磨-高温热解法合成了石墨烯载体以及一系列石墨烯负载原子级分散的Cu催化剂，其中Cu原子负载量为0.5％的催化剂展现出了最佳的还原二氧化碳为甲烷的活性与选择性，其法拉第效率在-0.95V时达到45.1％。催化剂的结构表征揭示了原子级分散的Cu原子为二氧化碳还原为CH4的反应构筑了良好的活性位点，因此表现出较好的电催化性能。
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