缺陷改性商业碳纳米管用于耐毒化二氧化碳电还原

摘要

在二氧化碳电还原反应（ECO₂RR）中，催化材料面临着实际应用条件复杂的挑战，尤其是在耐毒化方面.本文使用商业化多壁碳纳米管（MWCNT），通过先引入氮元素再脱除的方法，制备了富含石墨化碳缺陷的材料，利用透射电子显微镜（TEM）、球差校正的环形明场扫描透射电子显微镜（AC ABF-STEM）、 X射线衍射仪（XRD）、 X射线光电子能谱仪（XPS）和拉曼光谱仪（Raman）对催化剂的形貌、晶体结构、元素组成和缺陷程度进行分析表征.基于流动池测试体系的结果表明，具有缺陷的碳纳米管的电化学CO₂还原活性远高于未经处理的原始碳纳米管，且催化性能随缺陷程度的增大而升高.其中缺陷程度最高的MWCNT-N-800在宽电位范围内展现出优异的将CO₂还原为CO的活性，CO法拉第效率最高可达99%以上，电流密度大于200 mA/cm².此外，在模拟含有毒化物质的烟道气条件下，MWCNT-N-800的CO法拉第效率依然保持在96%以上，展现出良好的耐毒化性能.

关键词

二氧化碳还原 / 电催化 / 碳缺陷 / 商业碳纳米管 / 抗毒化

基金资助

国家重点研发计划项目(批准号：2024YFE0103000); 国家自然科学基金(批准号：52422211,52120105002,22279150,22421005)资助