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电催化还原CO_(2) Cu基催化剂研究进展
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作者 郭清霞 郭永乐 田俊英 《化工科技》 CAS 2024年第5期83-88,共6页
随着全球气候变化问题日益严重,电催化CO_(2)还原反应(ECO_(2)RR)作为一种将CO_(2)转化为高附加值燃料和化学品的方法受到了广泛关注。Cu作为一种ECO_(2)RR催化剂,能够高效催化CO_(2)电还原产生多种C+2产品,但是Cu催化剂在ECO_(2)RR中... 随着全球气候变化问题日益严重,电催化CO_(2)还原反应(ECO_(2)RR)作为一种将CO_(2)转化为高附加值燃料和化学品的方法受到了广泛关注。Cu作为一种ECO_(2)RR催化剂,能够高效催化CO_(2)电还原产生多种C+2产品,但是Cu催化剂在ECO_(2)RR中存在选择性差、稳定性差等问题。为了提高Cu催化剂的性能,通过杂原子修饰,缺陷构造,调控尺寸、形貌、晶面以及组成等策略对其进行了改性。对Cu基催化剂在ECO_(2)RR中的应用进行了综述,详细介绍了Cu基催化剂尺寸和形貌调控以及组成调控(如铜氧化物、双金属铜基催化剂、非金属掺杂)的设计策略,并分析了这些策略对Cu基电催化剂结构与性能的调控规律。 展开更多
关键词 CO_(2) cu基电催化剂 电催化还原
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电催化CO_(2)还原反应铜基催化剂失效机理研究进展
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作者 张楚宜 应宇哲 +3 位作者 贾岩松 赵焯雅 李洋 施建峰 《铜业工程》 CAS 2024年第4期30-43,共14页
电化学能量存储与转化技术是能源转型的重要支撑,电催化CO_(2)还原(ECO_(2)RR)可以将可再生能源的电能转换为高附加值燃料和化工原料,对实现“双碳目标”具有重要意义。在ECO_(2)RR反应体系中,来源丰富、成本低廉的Cu基材料因特殊的电... 电化学能量存储与转化技术是能源转型的重要支撑,电催化CO_(2)还原(ECO_(2)RR)可以将可再生能源的电能转换为高附加值燃料和化工原料,对实现“双碳目标”具有重要意义。在ECO_(2)RR反应体系中,来源丰富、成本低廉的Cu基材料因特殊的电子结构和吸附特性被广泛应用。然而,Cu基材料因价态与结构的不稳定性,常导致催化选择性减弱、活性丧失及稳定性欠佳,这阻碍了Cu基催化剂从实验室走向工业化应用的进程。本综述首先介绍了Cu基催化剂的CO_(2)电化学还原机理。随后,总结了Cu基催化剂的失效机理,包括价态变化、表面中毒、催化剂重构等因素,以及相应的优化策略。最后,对Cu基催化剂的应用研究和发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 cu基电催化剂 CO_(2)还原 原位表征 动态机理 失效机制
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Cu纳米颗粒负载N掺杂生物质炭及其在锌空气电池中的应用 被引量:1
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作者 刁金香 张超 +2 位作者 张敏华 牛芳芳 刘肖杰 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期273-276,共4页
开发非贵金属氧还原催化剂是提高锌空气电池效率的关键。因此,合成了N掺杂生物质炭负载Cu纳米颗粒,碳源为小麦秸秆,此催化剂具有优异的电催化活性和氧还原反应(ORR)的稳定性。Cu-N-C电催化剂的起始过电位为0.89V(vs.RHE),半波电位为0.79... 开发非贵金属氧还原催化剂是提高锌空气电池效率的关键。因此,合成了N掺杂生物质炭负载Cu纳米颗粒,碳源为小麦秸秆,此催化剂具有优异的电催化活性和氧还原反应(ORR)的稳定性。Cu-N-C电催化剂的起始过电位为0.89V(vs.RHE),半波电位为0.79V(vs.RHE),氧还原反应的极限电流密度为4.92mA/cm^(2)。作为空气阴极,组装好的锌空气电池表现出较小的充放电电压间隙(在10mA/cm^(2)条件下为0.71V)和214mW/cm^(2)的高功率密度,优于商用Pt/C催化剂。此外,锌空气电池具有出色的耐用性。 展开更多
关键词 cu-N-C电催化剂 锌空气电池 氧还原反应 生物质
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电化学去合金化Pt(Pd)-Cu对氧的电催化还原活性的研究 被引量:1
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作者 杨瑞枝 Peter Strasser Michael Toney 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期146-150,共5页
应用电化学去合金法制备了表面覆盖有Pt(Pd)原子层的Pt(Pd)-Cu合金催化剂.研究该催化剂在0.1mol.L-1HClO4酸性溶液中对氧气电化学还原的催化活性,并采用同步辐射反常X-射线衍射法(Anomalous X-ray Diffraction,AXRD)和表面X-射线散射法(... 应用电化学去合金法制备了表面覆盖有Pt(Pd)原子层的Pt(Pd)-Cu合金催化剂.研究该催化剂在0.1mol.L-1HClO4酸性溶液中对氧气电化学还原的催化活性,并采用同步辐射反常X-射线衍射法(Anomalous X-ray Diffraction,AXRD)和表面X-射线散射法(Surface X-ray Scattering,SXS)从原子尺度研究了去合金化后催化剂的结构.分析对比纳米颗粒、薄膜和单晶3种不同形式的去合金化Pt-Cu的结构和催化活性以及Pt-Cu和Pd-Cu两种不同合金薄膜的结构和催化活性.结果表明,表面应力是影响催化剂催化活性的关键因素,而应力大小则与去合金化后所形成的表面Pt(Pd)层的厚度相关,材料尺寸和组成元素等都影响表面Pt(Pd)层的厚度.提出可利用调控材料表面的应力来设计高催化活性的催化剂. 展开更多
关键词 氧电化学还原 电化学去合金 Pt(Pd)-cu合金 电催化剂
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Thiourea-assisted coating of dispersed copper electrocatalysts on Si photocathodes for solar hydrogen production
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作者 Pin Wang Ziyu Yin +7 位作者 Linfeng Gao Hui Li Tongyu Zhang Qing Shen Jun Lv Yingfang Yao Wenjun Luo Zhigang Zou 《Journal of Energy Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第1期75-80,I0004,共7页
Photoelectrochemical water splitting can convert solar energy into clean hydrogen energy for storage.It is desirable to explore non-precious electrocatalysts for practical applications of a photoelectrode in a large s... Photoelectrochemical water splitting can convert solar energy into clean hydrogen energy for storage.It is desirable to explore non-precious electrocatalysts for practical applications of a photoelectrode in a large scale.Here,we developed a facile spin-coating and in-situ photoelectrochemical reduction method to prepare a dispersed Cu electrocatalyst on a Si photocathode,which improves the performance remarkably.We find that thiourea in the precursor solution for spin-coating plays an important role in obtaining dispersed Cu particles on the surface of a Si photoelectrode.With thiourea in the precursor,the Cu/Si photocathode shows higher performance than the one without thiourea.Moreover,the Cu/Si photocathode also indicates good stability after 16 h illumination. 展开更多
关键词 THIOUREA Hydrogen evolution reaction In-situ photoelectrochemical reduction cu electrocatalyst
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Pd-Cu/C上甲酸根电催化氧化及其去合金化效应 被引量:2
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作者 蒋昆 王晔 +1 位作者 林涛 蔡文斌 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期343-348,共6页
以柠檬酸钠为稳定剂,通过一锅法在乙二醇体系中制得高分散的Pd-Cu/C二元合金催化剂.用高分辨透射电镜和XRD观察、表征其形貌和结构,经重复循环扫描对Pd-Cu/C催化剂进行去合金化处理,研究了去合金效应对甲酸根电催化氧化性能的影响.通过... 以柠檬酸钠为稳定剂,通过一锅法在乙二醇体系中制得高分散的Pd-Cu/C二元合金催化剂.用高分辨透射电镜和XRD观察、表征其形貌和结构,经重复循环扫描对Pd-Cu/C催化剂进行去合金化处理,研究了去合金效应对甲酸根电催化氧化性能的影响.通过吸附CO的原位ATR-IR光谱测量,初步探讨了去合金前后催化剂表面结构的改变.研究表明,Cu的去合金化可提高Pd-Cu/C电极初始的电催化氧化活性,但不利于其长时间的活性保持;合金化Pd-Cu/C电极电催化稳定性有显著的优势. 展开更多
关键词 钯铜合金 电催化剂 甲酸根 电氧化 去合金化
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1,10-菲咯啉Cu(Ⅱ)配合物修饰碳糊电极的电催化析氢性能 被引量:1
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作者 刘利娟 王燕 何建波 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1374-1380,共7页
以1,10-菲咯啉和5-磺基间苯二甲酸单钠盐为配体,通过水热法制备Cu(Ⅱ)配合物,并通过IR、XPS、XRD、TG以及元素分析对配合物结构进行了表征。首次利用该Cu(Ⅱ)配合物修饰碳糊电极研究其在酸性介质中的电催化析氢活性。采用阴极极化曲线,... 以1,10-菲咯啉和5-磺基间苯二甲酸单钠盐为配体,通过水热法制备Cu(Ⅱ)配合物,并通过IR、XPS、XRD、TG以及元素分析对配合物结构进行了表征。首次利用该Cu(Ⅱ)配合物修饰碳糊电极研究其在酸性介质中的电催化析氢活性。采用阴极极化曲线,交流阻抗等电化学方法对GPE和Cu(Ⅱ)配合物-GPE电极的电催化析氢性能进行测试,结果表明Cu(Ⅱ)配合物-GPE电极的析氢电势比GPE电极的析氢电势正移了170 mV,且Cu(Ⅱ)配合物-GPE的交换电流密度是GPE电极的13倍。Cu(Ⅱ)配合物不但能降低析氢反应过程中的过电势,增强电极的催化活性,而且对析氢反应过程中对于电子的转移起到一定促进作用。 展开更多
关键词 析氢 电催化 碳糊电极 cu(Ⅱ)配合物
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离子液体体系中石墨烯负载铜纳米粒子高效电催化氧还原反应 被引量:1
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作者 王娜 周尉 +2 位作者 徐斌 周利荣 成旦红 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期524-531,共8页
通过一步还原法制备了还原氧化石墨烯纳米片负载的铜纳米粒子复合材料(CuNPs-rGO-20%,CuNPs-rGO-80%,CuNPs-rGO-120%),并利用循环伏安法分别在0.1 mol/L KOH水溶液和离子液体(Ionic Liquid,IL)1丁基3甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)电解... 通过一步还原法制备了还原氧化石墨烯纳米片负载的铜纳米粒子复合材料(CuNPs-rGO-20%,CuNPs-rGO-80%,CuNPs-rGO-120%),并利用循环伏安法分别在0.1 mol/L KOH水溶液和离子液体(Ionic Liquid,IL)1丁基3甲基咪唑四氟硼酸盐([Bmim]BF4)电解液中进行电化学测试来研究其对氧还原反应(Oxygen Reduction Reaction,ORR)的电催化效果.采用透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)对所制备的纳米粒子催化剂进行表征.TEM和XRD结果表明,所制备的CuNPs-rGO-80%纳米粒子表面主要为Cu(111)晶面,平均粒径约为10 nm.电化学测试结果表明,与商业化Pt/C(质量浓度20%)催化剂相比,CuNPs-rGO-80%纳米催化剂在IL中具有优异的ORR电催化活性,ORR的起始电位更正,ORR峰电位正移150 mV,还原电流密度更大. 展开更多
关键词 氧还原 铜纳米粒子 离子液体 还原氧化石墨烯 电催化
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CO_(2)还原铜基电催化剂的原位重构效应研究进展
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作者 匡禹豪 张文彪 +1 位作者 高庆生 唐颐 《复旦学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期670-682,698,共14页
催化过程中活性位的结构和作用机制是催化研究的核心问题。虽然Cu基催化剂在电化学CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)中表现了较高的活性和选择性,能够生成多碳产物,但催化剂容易发生表面重构,给确定活性位结构、揭示催化机理的研究带来极大挑战... 催化过程中活性位的结构和作用机制是催化研究的核心问题。虽然Cu基催化剂在电化学CO_(2)还原反应(CO_(2)RR)中表现了较高的活性和选择性,能够生成多碳产物,但催化剂容易发生表面重构,给确定活性位结构、揭示催化机理的研究带来极大挑战,制约了反应性能的进一步提升。近年来,随着原位表征技术的发展,研究工作逐步深化认识Cu催化剂的表面重构规律,并结合理论计算阐述了基于重构后表/界面结构的催化机制,为设计开发高效催化剂提供了理论和方法基础。本综述总结CO_(2)RR中Cu基电催化剂重构效应的研究进展,讨论了不同原位表征方法在研究催化剂重构中的应用,并对催化剂的进一步设计和优化研究提出了展望。 展开更多
关键词 二氧化碳还原 铜基电催化剂 原位重构
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电化学二氧化碳还原中的铜基催化剂(英文) 被引量:5
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作者 杨帆 邓培林 +2 位作者 韩优嘉 潘静 夏宝玉 《电化学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期426-444,共19页
由于不断增加的二氧化碳排放导致全球变暖,且能源短缺等问题日益恶化,将二氧化碳电化学还原为高附加值化学品和燃料引起了极大的兴趣,设计高效催化剂对实现二氧化碳的高效选择性转化具有重要意义.在所探索的各种催化剂中,铜基催化剂具... 由于不断增加的二氧化碳排放导致全球变暖,且能源短缺等问题日益恶化,将二氧化碳电化学还原为高附加值化学品和燃料引起了极大的兴趣,设计高效催化剂对实现二氧化碳的高效选择性转化具有重要意义.在所探索的各种催化剂中,铜基催化剂具有良好的开发潜力,可用于烃类生产.本文综述了铜基电化学二氧化碳转化材料的最新进展.分别从尺寸结构到不同形式(合金、氧化物)的铜基催化剂,以及分子催化剂等方面展开,重点讨论铜基催化剂上二氧化碳电解还原的反应机理.最后,对未来高效铜基催化剂的设计提出展望,以促进二氧化碳转化的可持续发展. 展开更多
关键词 二氧化碳转化 铜基材料 电催化剂 选择性 反应机理
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动态氢气泡/牺牲铜模板法制备蜂窝AuPtCu电催化剂用于甲酸氧化 被引量:1
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作者 陈莹莹 刘欢 +1 位作者 程彦 谢青季 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2020年第4期330-336,共7页
微/纳多孔金属材料具有高比表面积等优点,在电化学等领域广受关注.本工作通过动态氢气泡模板法,在镀金玻璃碳电极(Aupla/GCE)上电沉积三维蜂窝状多孔纳米AuPtCu (3DHPN-AuPtCu)复合材料,再阳极溶出Cu,制备了3DHPN-AuPt Cu/Aupla/GCE.采... 微/纳多孔金属材料具有高比表面积等优点,在电化学等领域广受关注.本工作通过动态氢气泡模板法,在镀金玻璃碳电极(Aupla/GCE)上电沉积三维蜂窝状多孔纳米AuPtCu (3DHPN-AuPtCu)复合材料,再阳极溶出Cu,制备了3DHPN-AuPt Cu/Aupla/GCE.采用循环伏安法(CV)、金相显微镜、扫描电子显微镜、能量色散谱和电感耦合等离子体-原子发射光谱等手段表征了相关修饰电极.所制3DHPN-AuPt Cu/Aupla/GCE在含0.2 mol/L HCOOH的0.5 mol/L H2SO4水溶液中,电催化氧化甲酸的峰电流密度为12.5 m A·cmPt^-2(CV,-0.3~1.0 V, 50 m V/s),优于有关对照电极和很多已报道的Pt复合物修饰电极,表明通过这种动态氢气泡/牺牲铜双模板法可制备出电催化性能优异的金属蜂窝结构. 展开更多
关键词 动态氢气泡模板 牺牲铜模板 蜂窝结构AuPtcu电催化剂 甲酸氧化
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钯铜纳米电催化剂的制备方法及应用
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作者 叶淳懿 杨洋 +3 位作者 邬学贤 丁萍 骆静利 符显珠 《化学进展》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第9期1896-1910,共15页
贵金属钯(Pd)基纳米材料是一类具有优异催化活性的电催化材料,其中钯-铜(Pd-Cu)二元材料由于具有低成本和高活性的优点,近年来备受瞩目。铜(Cu)的引入不但降低了Pd的用量,还带来了诸如配体效应、应力效应、聚集体效应等协同作用,这为优... 贵金属钯(Pd)基纳米材料是一类具有优异催化活性的电催化材料,其中钯-铜(Pd-Cu)二元材料由于具有低成本和高活性的优点,近年来备受瞩目。铜(Cu)的引入不但降低了Pd的用量,还带来了诸如配体效应、应力效应、聚集体效应等协同作用,这为优化材料的电催化性能带来了多种切入角度。特殊形貌及结构的构建可以使催化剂暴露更多的活性位点,增大电化学活性表面积,提高电催化性能。此外,对Pd-Cu组分的调整或构建复合结构可以实现对d带中心的调控,从而优化电极界面吸附能,最终实现增强活性和改善稳定性的目的。本文总结了具有球形、多面体、核壳、多孔、枝晶状以及单原子等结构的Pd-Cu二元材料的制备方法,并概述了它们在有机小分子(甲醇、乙醇、甲酸等)电氧化、无机小分子(氧、二氧化碳、氮、水等)电还原以及化学镀铜上的应用。最后展望了Pd-Cu电催化剂的发展前景。 展开更多
关键词 Pd-cu二元材料 核壳结构 单原子 纳米颗粒 电催化剂
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