2022年 第08期
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利用可再生能源驱动CO2电化学还原制增值产品可实现人工碳循环和洁净电能的高效存储，是实现碳中和战略目标的重要策略。铜基催化剂是迄今为止唯一可实现CO2电化学还原制取多种产物的催化剂，但其面临CO2电化学还原过电势高和产物选择性低等挑战。为提升铜基催化剂CO2电化学还原性能，采用模板剂辅助水热合成法制备纳米CuO催化剂，探究聚乙烯吡咯烷酮(PVP)模板剂添加量对CuO催化剂微观结构和CO2电化学还原性能的影响。结果表明，添加PVP直接影响水热合成过程中CuO晶体成核与生长。CuO催化剂的平均粒径和CO2电化学还原性能依赖于PVP模板剂的添加量。PVP分子中的疏水碳链有利于使其保持分子斥力，抑制CuO催化剂纳米颗粒聚并。随PVP含量提高，CuO催化剂平均粒径先降低后增加，而其CO2电化学还原性能先提高后降低。PVP质量分数为25%的CuO催化剂(CuO-PVP-25)的平均粒径最小(29.53 nm)，其在-0.53 V（可逆氢电极RHE）电势下，CO2电化学还原产物CO选择性和电流密度最高可达48.2%和-5.8 mA/cm2。CuO-PVP-25催化剂较佳的CO2电化学还原性能得益于其较小的粒径，因其平均粒径降低可诱导产生大量不饱和位点，直接影响CuO催化剂表面对关键中间体*CO的结合能，显著影响其催化活性和产物选择性。
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主管
中国煤炭科工集团有限公司
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主办
煤炭科学研究总院有限公司
煤炭工业洁净煤工
程技术研究中心 -
主编
解强
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刊期
月刊
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ISSN
1006-6772
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CN
11-3676/TD
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作者：
- 郭亚飞
- 赵佳祎
- 姚曦
- 邹叶琨
- 高宇璇
- 刘秉乾
- 赵传文
单位：
- 南京师范大学能源与机械工程学院
摘要：
关键词：
- PVP模板剂
- 水热合成
- CuO催化剂
- CO2电化学还原
- 构效关系
作者简介：
郭亚飞（1990—），男，安徽庐江人，副教授，硕士生导师，博士。E-mail:yfguo@njnu.edu.cn
图表：
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引用格式：
郭亚飞，赵佳祎，姚曦，等.模板剂辅助水热合成CuO催化剂及其CO2电化学还原性能［J］.洁净煤技术，2022,28(8):50-58.
GUO Yafei，ZHAO Jiayi，YAO Xi,et al.Template-assisted hydrothermal synthesis of CuO catalysts for electrochemical CO2 reduction［J］.Clean Coal Technology，2022,28(8):50-58.
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