图解丨铋基二氧化碳还原电催化材料研究进展课件.pptx
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- 图解 丨铋基 二氧化碳 还原 电催化 材料 研究进展 课件
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1、铋基二氧化碳还原电催化材料研究进展 研究背景近年来,碳的捕集与利用成为一项实现大规模 CO2 减排的新兴技术。CO2 作为一种经济、安全、可持续的碳资源化合物,将其转化为燃料或高附加值化学品的发展潜力巨大。利用传统化工技术实现 CO2 利用的方法通常需要较高的温度、压力等苛刻的条件,在安全性、可行性和经济性等方面存在诸多问题。因此,开发 CO2 转化和利用新技术,对保护生态环境和实现可持续发展具有重要的现实意义。电化学CO2还原技术面临诸多挑战。1.CO2 属于热力学性质较稳定的化合物,其 C=O 双键的活化过程需要克服较高的能量势垒;2.2.在水相电解液中,往往会诱导析氢副反应的发生,显著影
2、响 CO2还原反应的选择性。因此,深入研究 CO2 还原反应机制,开发高效、稳定、低廉的电催化材料是 CO2 还原的一个关键科学问题。1.电催化CO2还原电化学CO2 还原反应相比其他电催化反应更为复杂,主要原因是 CO2 的还原反应涉及了多步骤的质子耦合电子转移过程,具有多条可能的反应路径,能够产生一系列不同的还原产物。从表 1 可知,作为碳的最高价态氧化物,CO2分子的热力学性质稳定,活化通常需要较负的电势来驱动。其次,CO2 电化学还原需要多电子、多质子共同参与才能实现易生成多种产物以及副反应(HER)在一定程度上直接影响了产物的选择性。1.电催化CO2还原评价指标(1)反应过电势:实际
3、工作电势和理论电势的差值被定义为反应的过电势,需要指 明具体的工作电流密度。(2)Tafel斜率 :当反应主要由动力学控制时,其极化曲线通常用 Tafel 方程拟合,其斜率是反应电流所需要相应增加的反应过电势。(3)转化频率 :单位时间内每个活性中心上生成目标产物发生的电催化反应次数。它排除了实验参数的影响,更真实地反映了材料的本征活性。(4)法拉第效率:反映 CO2 还原反应选择性的一个重要指标。定义为生成某一产物 所需的电荷量占通过工作电极总电荷量的百分比。(5)稳定性 :一种优异的电催化材料还必须具有长期的催化稳定性。通常采用 循环伏安法、恒电位电解法或者计时电位法等进行有效评价。1.电
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