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

朱佳佳, 芮家亮, 石文文, 甘铠宁, 李宏强, 何孝军

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高等学校化学学报 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (10) : 20-28.

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

  • 朱佳佳, 芮家亮, 石文文, 甘铠宁, 李宏强, 何孝军
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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

中图分类号

O643.36 / X701

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朱佳佳, 芮家亮, 石文文, 甘铠宁, 李宏强, 何孝军. 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. 高等学校化学学报. 2024, 45(10): 20-28

基金

国家自然科学基金(批准号:22108003); 安徽省高校优秀青年科研项目(批准号:2023AH030026); 安徽工业大学大学生创新创业训练项目(批准号:S202210360206)资助

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