镍/氮共掺杂自支撑泡沫碳电极的构建及电催化CO₂还原性能

摘要

以沥青为碳源、聚氨酯泡沫为模板,通过浸渍、固化和碳化等步骤制备了一系列镍/氮共掺杂自支撑泡沫碳电极,采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、氮气吸附-脱附分析、拉曼光谱和X射线光电子能谱等手段对材料进行了表征.结果表明,制备的泡沫碳电极为三维大孔骨架结构,表面具有缺陷位和Ni—N配位结构,通过改变碳化温度可调控N含量,进而实现对Ni—Nx活性位含量的调控.将该泡沫碳电极作为电还原CO₂的自支撑电极,可得到H₂/CO摩尔比稳定可控的合成气.在-0.9～-1.3 V（vs. RHE）电位窗口内, H₂/CO摩尔比可从1/2调整至2/1.反应10 h后,在900℃下得到的泡沫碳电极的电流密度为5.7 mA/cm², H₂/CO摩尔比约为1/1.

关键词

电催化CO₂还原 / 自支撑电极 / 合成气 / 泡沫碳