理工大學教授胡勁團隊通過超聲合成技術制得碳負載鎵微球作為催化劑對二氧化碳電還原中的性能的影響。論文以文章形式發表于期刊《JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLID, 2022》（Tianyou Chen Jing H. 2021），文章第一作者是昆明理工大學稀貴金屬研究中心博士陳天友，通訊作者為胡勁教授。

鎵由于同時具有金屬和液體的性質，在催化方面具有非凡的性能。該研究中，作者在乙醇溶液中通過超聲合成技術制得碳負載鎵微球(Ga/C-CP)催化劑，并研究了Ga微球催化劑在二氧化碳電還原中的性能。恒電位電解試驗表明，Ga/C-CP電極上測得的電流密度從開始電解后逐漸增大，隨后在14.5 mA/cm2達到穩定。XPS結果表明，這是因為在CO2還原過程中，表面部分Ga2O3被還原為Ga0。氧衍生的鎵位點有效提高了電還原CO2的反應速率。除了氧衍生的鎵位點對催化的影響外，作者還發現電極表面的氯離子吸附層顯著促進了CO2的還原，而抑制了質子還原。電解過程中，氧衍生鎵微球催化劑在Bu4NCl/AN電解液中測的CO法拉迪效率達到84%，明顯高于0.1 M KHCO3溶液中的Ga電極的CO法拉第效率(23%)。

碳負載鎵微球作為催化劑對二氧化碳電還原中的性能的影響圖1.電解池示意圖

碳負載鎵微球作為催化劑對二氧化碳電還原中的性能的影響圖2.(a)合成Ga-CP催化劑的原理圖。(b) Ga/C- CP中C, O, Ga的SEM圖像和相應的EDS能譜圖。(c)粒徑分布圖。(d) Ga和Ga/C- CP的XRD譜圖

碳負載鎵微球作為催化劑對二氧化碳電還原中的性能的影響圖3.(a)在0.1 M Bu4NCl/AN電解液中測量的線性掃描伏安圖;(b) 0.1 M Bu4NCl/AN電解液中CO2電還原的Tafel圖;(c)在0.1 M Bu4NCl/AN電解液中恒電位電解圖;(d) 0.1 M Bu4NCl/AN中生成CO的法拉第效率圖

碳負載鎵微球作為催化劑對二氧化碳電還原中的性能的影響圖4.在Ga/C- CP電極的XPS分析圖 (a)電解前和電解4 h后的全譜(b) Cl 2p (c) C 1s (d) O 1s (e) Ga 2p3 (f) Ga 3d

碳負載鎵微球作為催化劑對二氧化碳電還原中的性能的影響

圖5.在氧衍生鎵微球催化劑上電還原CO2生成CO的原理圖

在乙醇溶液中通過超聲處理技術合成了鎵微球，然后制備了可用于CO2電還原的Ga/C-CP電極。結果表明:Ga/C-CP電極上測得的電流密度在電解開始后逐漸增大，然后在14.5 mA/cm2時保持穩定;在Bu4NCl/AN溶液中測得的生成CO的法拉第效率達到84%，明顯高于0.1 M KHCO3溶液中Ga電極的CO法拉第效率(23%)。XPS測試結果表明，在氧衍生鎵微球表面形成的氯離子吸附層可顯著提高反應速率和生成CO的產量。

第一作者：陳天友
作者郵箱：877187024@qq.com
文稿整理：鄧華銘
編輯：高翔
責編：王彧晗
本文于2022發布于《JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLID》
原文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022369722000026?via%3Dihub

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