自支撑Bi@Cu纳米树电极高效电化学还原CO2制甲酸

利用电化学方法将CO2转化为高值化学品是实现碳中和目标的一条有效途径.制备高性能电极是实现CO2高效转化的关键一环.常规喷涂法所制电极中催化层与集流体间的不良接触会严重影响电催化活性以及稳定性.为此,本研究结合电化学沉积和离子置换反应法,构建了一种原位生长的Bi@Cu纳米树(Bi@Cu NTs)自支撑电极.自支撑纳米树结构在降低界面电阻、确保空间结构稳定的同时,为反应提供了丰富的活性位点和发达的孔隙结构,进而实现CO2分子、电解液离子以及电子的协同传输,并进一步促进电化学CO2转化.实验结果表明,Bi@Cu NTs电极在电化学活性和长期运行稳定性方面表现出色.在-1.4～-0.8 V(vs.RHE)的宽工作电位窗口范围内,甲酸选择性均超过90％;在-1.2V的工作电位下,该电极同时实现了高达97.9％的甲酸选择性和170.6 mA·cm-2的电流密度.此外,该电极在-1.0 V下经过50h持续电解,获得了超过90％的平均甲酸选择性及大于110 mA·cm-2的平均电流密度,且性能未见明显衰减,稳定性优异.