多孔錫電極的制備及其用于CO2電化學還原性能

韓真真，王　華，王　靜，韓金玉

(天津大學化工學院，綠色合成與轉化教育部重點實驗室，天津 300072)

CO2電化學還原反應作為一種溫和、高效的CO2轉化方式具有很好的應用前景[1-2]，同時也為儲存太陽能、風能、潮汐能等間歇性能源提供了一種有效方法。In、Sn、Hg和Pb等高析氫電位的金屬[3-7]對CO2電化學還原制備甲酸具有很高的選擇性。其中Sn 作為一種無毒、價格低廉的金屬是一種理想的陰極材料。多種形態的錫電極已經廣泛地應用于CO2電化學還原制甲酸，如：錫片[8]，錫金屬線[9]，細顆粒[4]等。多孔電極的研究表明微觀和宏觀層面的變化都會對電極的催化活性產生顯著影響[10-11]。其中的孔、微小的洞穴的存在都有利于提高電化學活性表面積，從而改善其電化學反應的性能。因此，多孔錫電極是一個很有意義的研究方向。

多孔金屬材料具有許多特殊的性能，從而成為倍受關注的研究方向。氫氣泡動態模板法制備多孔金屬材料具有成本低、易于操作、不用去除模板劑等優點，是一種新型綠色的方法。氫氣泡動態模板法的原理即在高過電勢下進行沉積，析氫反應與金屬電沉積同時進行，從而形成多孔沉積層。使用這種方法制備的多孔金屬材料或合金材料可應用于鋰電池[12]、燃料電池[13]和傳感器[14]等領域。這種方法制備的多孔材料具有良好的氣液通道、高電化學表面積和粗糙的表面形貌。這為制備CO2電化學還原制甲酸的陰極多孔材料提供一種很有潛力的方法。

本研究采用氫氣泡動態模板法在銅基底上制備了一種新型的多孔錫電極，將其應用于CO2電化學還原制甲酸的反應，有望提高CO2還原的催化效果。……