Journal of Energy Chemistry发表我课题组通过设计晶面共存CuIn合金催化剂实现高效CO₂电催化还原最新成果

近日，Journal of Energy Chemistry（影响因子：13.10）发表我课题组在CO₂电催化领域最新成果。论文题目为 “Crystal Facet Engineering Coexposed CuIn (200) and In (101) in CuIn alloy nanocatalysts Enabling Selective and Stable CO₂ Electroreduction”。通过巧妙设计 CuIn（200）和In（101）晶面共存的CuIn纳米双金属合金催化剂成功实现高效CO₂电催化还原。

电催化CO₂还原反应（eCO₂RR）能够利用可再生能源将二氧化碳转化为高附加值化学品和燃料，是减缓全球变暖的一项有效策略。然而，在 eCO₂RR 过程中，如何调控特定晶面的暴露从而实现更高的催化活性一直是一个艰巨的挑战。为了解决这一问题，论文设计了一种简单的两步电沉积法，将金属铜和铟分层沉积在高导电性碳布上。由于铟电沉积液对金属铜的腐蚀性，该方法能够创建大量的高活性CuIn(200)合金晶面和In (101)晶面。两种晶面的强相互作用力使催化剂在-1.05V_RHE取得了-13.84mA cm^-2 的部分电流密度和80% 的甲酸法拉第效率。理论计算表明特定暴露的CuIn(200)合金晶面和In (101)晶面能够有效的选择性吸附OCHO* 的关键中间体，降低HCOOH 的过电位，在较宽的电位窗口（-0.65-1.25 V_RHE）内显著提高了甲酸的法拉第效率。此外，通过自组装策略制备的CuIn 纳米颗粒的平均直径仅为 ~3.19 nm，有效避免了纳米颗粒在 eCO₂RR 过程中的团聚。该项研究充分阐明了纳米催化剂结构与性能之间的构效关系，为开发具有高催化活性晶面的纳米合金催化剂用于电催化二氧化碳提供了新的策略。

论文第一作者为博士生李露露，论文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095495623004497?via%3Dihub