基于电沉积调控的自支撑Bi催化剂在电还原CO₂制甲酸中的性能研究

摘要

电催化还原CO₂制甲酸是CO₂资源化利用以实现碳中和目标的重要途径之一.为提升催化剂性能，本文采用电沉积法，通过调控电沉积电流密度，在碳布基底上制备了粒径约为5 nm的自支撑Bi金属催化剂.该催化剂电化学活性表面积为77.11 cm²，电荷转移电阻为2.12Ω，表现出最大的电化学活性表面积和优异的电子传输能力.在H型电解池中，于-1.1 V（vs RHE）条件下，Bi催化剂实现了高达95.49%的甲酸法拉第效率（FE），并可在-1.0 V（vs RHE）电压下达到-87 mA·cm^-2的电流密度并稳定运行30 h，展现出良好的稳定性.在流动电解池中，于-150 mA·cm^-2条件下运行15 h，甲酸法拉第效率始终保持在80%以上.反应前后对催化剂的形貌与物相分析发现，其活性来源于反应过程中形成的Bi₂O₂CO₃物相.

关键词

CO₂ / 甲酸 / H型电解池 / 催化剂 / 铋

基金资助

国家自然科学基金资助项目（52474319）