缺陷改性商业碳纳米管用于耐毒化二氧化碳电还原

李承育, 尚露, 张铁锐

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高等学校化学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (05) : 92-99.

缺陷改性商业碳纳米管用于耐毒化二氧化碳电还原

  • 李承育, 尚露, 张铁锐
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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

中图分类号

O643.36 / X701

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李承育, 尚露, 张铁锐. 缺陷改性商业碳纳米管用于耐毒化二氧化碳电还原. 高等学校化学学报. 2025, 46(05): 92-99

基金

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

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