通過可再生電力進行電催化二氧化碳減排提供了一種生產(chǎn)有價值化學品的可持續(xù)方法，但其活性和選擇性較低。在此，我們構建了一種新型催化劑，具有獨特的 Ti3C2TX MXene 調(diào)節(jié)的 Ag-ZnO 界面、欠配位表面位點以及介孔納米結構。設計的Ag- ZnO/Ti3C2TX催化劑與可逆氫電極相比，在-0.87 V電壓下實現(xiàn)了出色的CO
2轉化性能，CO法拉第效率接近100%，部分電流密度為22.59 mA cm
-2 。 MXene 調(diào)控的 Ag- ZnO 界面內(nèi) Ag 的電子供給和相對于費米能級上移的 d 帶中心有助于CO的高選擇性。CO
2 轉化率與原位證實的主要線性鍵合 CO 中間體高度相關紅外光譜。這項工作啟發(fā)了獨特的金屬氧化物界面的合理設計，以及 MXene 的調(diào)節(jié)，以實現(xiàn)除 CO
2 還原之外的高性能電催化。
Figure 1. a) 示意性說明Ag- ZnO/Ti3C2Tx的合成過程，b–c) Ag2Se- ZnSe的SEM和TEM圖像，d–f) Ag- ZnO的SEM和TEM圖像，其中f中的插圖表示SEAD圖像Ag? ZnO, g) Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 TEM 圖像, h) 帶晶格條紋標簽的 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 HR-TEM 圖像, i) Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 SAED 圖像, j) EDS 映射Ag- ZnO/Ti3C2TX 的圖像顯示了 Ag- ZnO 納米帶中 Zn、Ag 和 O 以及 MXene 納米片中 Ti、C 的元素分布。
Fig 2. a) XRD 圖譜，b–c) Ag- ZnO 和 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 b) Zn 2p 和 c) Ag 3d 的 XPS 譜，d–f) XANES 和 d) Zn 的放大（插圖）譜， e) Ag 和 f) Ag2Se- ZnSe、Ag- ZnO、Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 Ti K 邊緣，以及 Zn 箔、Ag 箔、Ti 箔和原始 MXene 的參考文獻以及相應的預插入插圖-edge, g–i) g) Zn、h) Ag 和 i) Ti 的 EXAFS 光譜的相應 k
4 加權 FT。
Fig 3. eCO2R 在 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 上的性能評估以及 H 型電池中的參考。 a) CO2 飽和電解液中掃描速率為 5 mV s
-1 時的 LSV 曲線，b) 電流密度，c) FE
CO，d) j
CO，e) 測量的雙層電容，f) TOF，g) 比較j
CO 在不同電位下，和 h) 長期穩(wěn)定性測試。
Fig 4. a-d) 在 CO
2 飽和的 0.5 M KHCO
3 溶液中，將 a-b) Ag- ZnO、c-d) Ag- ZnO/Ti3C2Tx 上的電位從 -0.123 步進到 -1.423 V 期間記錄的原位 ATR-IR 光譜。 e) 歸一化的總 CO 帶強度（COL 和 COB）和 j
CO，f) 從 ATR-IR 光譜得出的 COL 與 COB 帶強度比以及 Ag-ZnO 和 Ag-ZnO/Ti3C2Tx 的質量比活度。 g) Ag-ZnO和Ag- ZnO/Ti3C2Tx表面eCO2R的示意圖。
Fig 5. a) Ag- ZnO 和 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的計算電荷密度方案，b) Ag- ZnO 和 Ag- ZnO/Ti3C2Tx 的 Zn 3d、Ag 4d 和 O 2p 軌道的 DOS（左窗格）和相應的 d-譜帶中心（右窗格），c–d) c) eCO2R 和 d) HER 過程的自由能圖，e) 在 Ag2Se- ZnSe、Ag- ZnO 和 Ag- ZnO 上形成 *H 和 *COOH 的自由能變化/Ti3C2TX。
相關研究工作由南京航空航天大學Shengjie Peng課題組于2023年在線發(fā)表在《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊上，MXene-Regulated Metal-Oxide Interfaces with Modified Intermediate Configurations Realizing Nearly 100% CO2 Electrocatalytic Conversion。
原文：
https://doi.org/10.1002/anie.202304179
轉自《石墨烯研究》公眾號
