理工大学教授胡劲团队通过超声合成技术制得碳负载镓微球作为催化剂对二氧化碳电还原中的性能的影响。论文以文章形式发表于期刊《JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLID, 2022》（Tianyou Chen Jing H. 2021），文章第一作者是昆明理工大学稀贵金属研究中心博士陈天友，通讯作者为胡劲教授。

镓由于同时具有金属和液体的性质，在催化方面具有非凡的性能。该研究中，作者在乙醇溶液中通过超声合成技术制得碳负载镓微球(Ga/C-CP)催化剂，并研究了Ga微球催化剂在二氧化碳电还原中的性能。恒电位电解试验表明，Ga/C-CP电极上测得的电流密度从开始电解后逐渐增大，随后在14.5 mA/cm2达到稳定。XPS结果表明，这是因为在CO2还原过程中，表面部分Ga2O3被还原为Ga0。氧衍生的镓位点有效提高了电还原CO2的反应速率。除了氧衍生的镓位点对催化的影响外，作者还发现电极表面的氯离子吸附层显著促进了CO2的还原，而抑制了质子还原。电解过程中，氧衍生镓微球催化剂在Bu4NCl/AN电解液中测的CO法拉迪效率达到84%，明显高于0.1 M KHCO3溶液中的Ga电极的CO法拉第效率(23%)。

碳负载镓微球作为催化剂对二氧化碳电还原中的性能的影响图1.电解池示意图

碳负载镓微球作为催化剂对二氧化碳电还原中的性能的影响图2.(a)合成Ga-CP催化剂的原理图。(b) Ga/C- CP中C, O, Ga的SEM图像和相应的EDS能谱图。(c)粒径分布图。(d) Ga和Ga/C- CP的XRD谱图

碳负载镓微球作为催化剂对二氧化碳电还原中的性能的影响图3.(a)在0.1 M Bu4NCl/AN电解液中测量的线性扫描伏安图;(b) 0.1 M Bu4NCl/AN电解液中CO2电还原的Tafel图;(c)在0.1 M Bu4NCl/AN电解液中恒电位电解图;(d) 0.1 M Bu4NCl/AN中生成CO的法拉第效率图

碳负载镓微球作为催化剂对二氧化碳电还原中的性能的影响图4.在Ga/C- CP电极的XPS分析图 (a)电解前和电解4 h后的全谱(b) Cl 2p (c) C 1s (d) O 1s (e) Ga 2p3 (f) Ga 3d

碳负载镓微球作为催化剂对二氧化碳电还原中的性能的影响

图5.在氧衍生镓微球催化剂上电还原CO2生成CO的原理图

在乙醇溶液中通过超声处理技术合成了镓微球，然后制备了可用于CO2电还原的Ga/C-CP电极。结果表明:Ga/C-CP电极上测得的电流密度在电解开始后逐渐增大，然后在14.5 mA/cm2时保持稳定;在Bu4NCl/AN溶液中测得的生成CO的法拉第效率达到84%，明显高于0.1 M KHCO3溶液中Ga电极的CO法拉第效率(23%)。XPS测试结果表明，在氧衍生镓微球表面形成的氯离子吸附层可显著提高反应速率和生成CO的产量。

第一作者：陈天友
作者邮箱：877187024@qq.com
文稿整理：邓华铭
编辑：高翔
责编：王彧晗
本文于2022发布于《JOURNAL OF PHYSICS AND CHEMISTRY OF SOLID》
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022369722000026?via%3Dihub

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