協同Cu/CeO2碳納米纖維催化劑用于CO2電還原

DOI:10.1016/j.elecom.2020.106716

由于能源危機和氣候變化，二氧化碳的電化學還原（CO2RR）引起了人們極大的興趣，但實際應用中需要更高效的催化劑。在此，研究者提出以靜電紡絲作為一種簡便策略，合成嵌入作為CO2RR催化劑的Cu和CeO2納米顆粒的碳納米纖維（Cu/CeOx@CNFs）的三維網絡。采用該方法制備的Cu-CeOx界面具有協同的幾何和電子效應，從而優化了將CO2電還原為CO的反應中間體的吸附強度。相對于RHE，在-0.60 V時可獲得100 mA cm-2的電流密度和59.2％的CO法拉第效率。

圖1.顯示Cu/CeOx@CNFs催化劑的合成步驟。

圖2.（a）Cu/CeOx@CNFs-2的SEM圖像；（b）Cu/CeOx@CNFs-2的HAADF-STEM圖像和EDX元素圖；（c）和（d）Cu/CeOx@CNFs-2的HRTEM圖像。

圖3.Cu/CeOx@CNFs-0.5、Cu/CeOx@CNFs-1.5和Cu/CeOx@CNFs-2的同步輻射XRD圖。

圖4.（a）Cu@CNFs、（b）Cu/CeOx@CNFs-0.5、（c）Cu/CeOx@CNFs-1.5、（d）Cu/CeOx@CNFs-2的法拉第效率。（e）各種樣品的一氧化碳法拉第效率。（f）雙電層電容。

圖5.（a）Cu@CNFs、Cu/CeOx@CNFs-0.5、Cu/CeOx@CNFs-1.5和Cu/CeOx@CNFs-2的（a）Cu 2p和（b）Ce 3d的XPS光譜。

圖6.（a）Cu/CeOx@CNFs-2的EPR光譜和（b）Cu@CNFs、Cu/CeOx@CNFs-0.5、Cu/CeOx@CNFs-1.5和Cu/CeOx@CNFs-2的拉曼光譜。