金屬有機框架衍生鎳納米顆粒在寬電位窗口內高效電催化二氧化碳還原

摘要：電催化二氧化碳（CO2）還原被認為是將CO2轉化為可再生能源產品的一種有前途的方法。開發性能優異的電催化劑高效完成這一重要反應是關鍵。鎳基催化劑廣泛應用于電催化CO2還原研究，但是，鎳納米顆粒經常表現較差的催化性能。在本文中，通過在氮氣氣氛中高溫熱解鎳基金屬有機骨架（MOF）、尿素和炭黑混合物，獲得了鎳納米顆粒負載于多孔碳氮中的催化材料（NiNPs-NC）。有趣的是，NiNPs-NC在H型和流動相電池中都表現出優異的CO2電還原性能。在H型電解池和?0.67 – ?1.07 V vs. RHE （可逆氫電極）電位窗口內，NiNPs-NC催化CO2還原為CO的法拉第效率大于90%，其中，在?0.87 V vs. RHE時，CO的法拉第效率約為100%。在流動相電解池和?0.50 – ?0.70 V vs. RHE電位窗口內，NiNPs-NC催化CO2還原為CO的選擇性大于95%。電化學阻抗譜圖和塔菲爾斜率表征顯示，NiNPs-NC的高催化活性歸因于其在催化過程中的快速電荷轉移。本文提供了一種制備高效CO2電還原催化劑的方法。

關鍵詞：鎳納米顆粒；電催化劑；二氧化碳還原；金屬有機框架；熱處理

中圖分類號：O643