这里采用改性多元醇法合成了精确可控的花蕾至花朵形状的纳米级氧化亚铜（Cu2O）催化剂。当催化剂应用于气体扩散电极时，其形状的演变是影响催化剂层的关键因素，例如体积孔隙率和三相边界接触面积。数学和实验研究表明，由于结构变化，反应物摩尔浓度增加，CO2传质改善，从而影响电化学CO2还原反应过程。完全展开的Cu2O纳米花催化剂与二维(2D)结构的石墨烯片相结合，形成了具有支架结构的催化剂层，该催化剂层在1 M KOH电解液中1.0 V外加电势下，对CO的法拉第效率高达93.20%。这些研究发现建立了催化剂层性质和传质之间的关系，在此基础上还可以描述催化剂层的结构设计对电化学CO2RR性能的影响。
 
 
Figure 1. 用于eCO2RR 的CG电极方案。(a) 改进多元醇法合成CG；(b) 石墨烯层上的CG形成；(c) CG电极的GDE组件。(d)通过控制反应温度从70°C到 90°C，CG 中Cu2O的形貌。
 
 
Figure 2. a-e) CG1-5 催化剂上Cu2O纳米颗粒的 SEM 图；样品CG1-5组分的EDS图；f-j) Cu 和 k-o) O 元素分布p-t）CGs1-5组装电极的横截面视图的催化剂层厚度。
 
  
Figure 3. a) CG 催化剂层的比界面面积。b) CG、GDL、CL 在 -1.0 V vs. RHE 时的平均摩尔质量。c) -1.0 V vs. RHE 时GDL 中的平均 CO2 气体流速。
 
 
Figure 4. a–e) CGs1–5 和 f) Cu2O在1 M KOH电解液中的法拉第效率曲线，用于 eCO2RR 的产物包括 CO（蓝色）、甲酸盐（绿色）和 H2（黄色）。
  
       该研究工作由英国诺森比亚大学Xiaoteng Liu课题组于2021年发表在Applied Catalysis B: Environmental期刊上。原文：Cu2O nano-flowers/graphene enabled scaffolding structure catalyst layer for enhanced CO2 electrochemical reduction。

转自《石墨烯研究》公众号