泡沫铜负载硫化亚铜电极高效电催化还原二氧化碳制备甲酸

doi:10.3866/PKU.WHXB201512101

物理化学学报 >> 2016, Vol. 32 >> Issue (1): 261-266.doi: 10.3866/PKU.WHXB201512101

泡沫铜负载硫化亚铜电极高效电催化还原二氧化碳制备甲酸

朱庆宫,孙晓甫,康欣晨,马珺,钱庆利,韩布兴*()

中国科学院化学研究所，中国科学院胶体界面与化学热力学重点实验室，北京分子科学国家实验室，北京 100190

收稿日期:2015-11-24 发布日期:2016-01-13
通讯作者: 韩布兴 E-mail:hanbx@iccas.ac.cn
基金资助:
国家自然科学基金(21403253, 21533011, 2132106)

Cu₂S on Cu Foam as Highly Efficient Electrocatalyst for Reduction of CO₂ to Formic Acid

Qing-Gong ZHU,Xiao-Fu SUN,Xin-Chen KANG,Jun MA,Qing-Li QIAN,Bu-Xing HAN*()

Beijing National Laboratory for Molecular Sciences, Key Laboratory of Colloid and Interface and Thermodynamics, Institute of Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, P. R. China

Received:2015-11-24 Published:2016-01-13
Contact: Bu-Xing HAN E-mail:hanbx@iccas.ac.cn
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China(21403253, 21533011, 2132106)

摘要/Abstract

摘要：

电催化还原二氧化碳制备甲酸是备受关注的热点问题。而电极材料是决定还原效率的重要因素。本文通过电沉积方法在泡沫铜上直接制备纳米结构硫化亚铜薄膜，并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对其结构性能进行了系统研究。以硫化亚铜作为阴极电催化材料、0.5 mol·L^-1 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的乙腈溶液为电解液，在该体系中可高效催化转化二氧化碳为甲酸。结果表明，这一电解体系可有效实现电化学反应，甲酸的法拉第效率(FE_HCOOH)可以达到85%，同时甲酸还原电流密度可达到5.3 mA·cm^-2。

关键词: 硫化亚铜, 泡沫铜, 甲酸, 电化学, 二氧化碳

Abstract:

The electrocatalytic reduction of CO₂ to HCOOH is an interesting topic and the efficiency usually depends strongly on the materials of the electrodes. Herein, nanostructured Cu₂S on Cu-foam was prepared by electro-deposition method and characterized by means of scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The Cu₂S/Cu-foam electrode was used for the first time in the electrocatalytic reduction of CO₂ to HCOOH, and acetonitrile (MeCN) with 0.5 mol·L^-1 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (BmimBF₄) was used as the electrolyte. It was demonstrated that the electrolysis system was very efficient for the electrochemical reaction, and faradaic efficiency of HCOOH (FE_HCOOH) and reduction current density could reach 85% and 5.3 mA·cm^-2, respectively.

Key words: Copper(I) sulfide, Copper foam, Formic acid, Electrochemistry, CO₂ reduction

朱庆宫,孙晓甫,康欣晨,马珺,钱庆利,韩布兴. 泡沫铜负载硫化亚铜电极高效电催化还原二氧化碳制备甲酸[J]. 物理化学学报, 2016, 32(1): 261-266.

Qing-Gong ZHU,Xiao-Fu SUN,Xin-Chen KANG,Jun MA,Qing-Li QIAN,Bu-Xing HAN. Cu₂S on Cu Foam as Highly Efficient Electrocatalyst for Reduction of CO₂ to Formic Acid[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2016, 32(1): 261-266.

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201512101

https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/Y2016/V32/I1/261

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