金属有机框架衍生镍纳米颗粒在宽电位窗口内高效电催化二氧化碳还原（英文）

摘要

电催化二氧化碳（CO₂）还原被认为是将CO₂转化为可再生能源产品的一种有前途的方法。开发性能优异的电催化剂高效完成这一重要反应是关键。镍基催化剂广泛应用于电催化CO₂还原研究，但是，镍纳米颗粒经常表现较差的催化性能。在本文中，通过在氮气气氛中高温热解镍基金属有机骨架（MOF）、尿素和炭黑混合物，获得了镍纳米颗粒负载于多孔碳氮中的催化材料(Ni_NPs-NC)。有趣的是，Ni_NPs-NC在H型和流动相电池中都表现出优异的CO₂电还原性能。在H型电解池和-0.67–-1.07 V vs.RHE （可逆氢电极）电位窗口内，Ni_NPs-NC催化CO₂还原为CO的法拉第效率大于90%，其中，在-0.87 V vs.RHE时，CO的法拉第效率约为100%。在流动相电解池和-0.50–-0.70 V vs.RHE电位窗口内，Ni_NPs-NC催化CO₂还原为CO的选择性大于95%。电化学阻抗谱图和塔菲尔斜率表征显示，Ni_NPs-NC的高催化活性归因于其在催化过程中的快速电荷转移。本文提供了一种制备高效CO₂电还原催化剂的方法。

关键词

镍纳米颗粒 / 电催化剂 / 二氧化碳还原 / 金属有机框架 / 热处理