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Appl. Catal. B.：Cu2O納米花/石墨烯支架結構催化劑層增強CO2電化學還原

“凈零”目標法案推動了碳捕獲和利用技術的發展，包括直接碳捕獲、增強風化、光化學CO₂轉換和電化學還原。其中，二氧化碳（CO₂）的電化學轉換引起了越來越多的研究關注。電化學CO₂還原反應（eCO₂RR）是一個可控的過程，通過改變催化劑結構、電解質pH值等可得到不同的產物，但是需要一種高性能、穩定的催化劑。已報道催化劑通常存在催化活性低、選擇性差、反應體系耐久性差等問題。

基于此，英國諾森比亞大學Terence Xiaoteng Liu和牛津大學Lei Xing（共同通訊作者）等人報道了一種利用改進的多元醇法，并且合成了具有精確控制花蕾形狀的納米Cu₂O催化劑。

在本文中，作者合成了一系列具有精確的花蕾開放度的Cu₂O/石墨烯（CG）納米花復合催化劑。對于每種催化劑，隨著合成溫度從70 ℃升高到90 ℃，每升高5 ℃就會增加開孔度。催化劑被打印在GDE上作為陰極催化劑層，并組裝在3D打印電池中以研究誘導傳質的影響。完全綻放的納米花與CG片形成支架結構，并組裝一個這樣的結構作為CG電極。

當催化劑應用于氣體擴散電極時，形狀的演變改善了影響催化劑層的關鍵因素，例如體積孔隙度和三相邊界接觸面積。數值和實驗研究表明，由于結構變化，反應物摩爾濃度增加，CO₂傳質改善，從而影響了電化學CO₂還原反應（eCO₂RR）。

完全開花的Cu₂O納米花催化劑與二維（2D）結構石墨烯片結合，形成具有支架結構的催化劑層，在-1.0 V vs. RHE外加電位的1 M KOH中，該催化劑層對CO的法拉第效率（FE）最高為93.20%。這些發現建立了催化層與傳質之間的關系，在此基礎上可以描述催化層結構設計對eCO₂RR性能的影響。

Cu₂O Nano-flowers/Graphene Enabled Scaffolding Structure Catalyst Layer for Enhanced CO₂ Electrochemical Reduction. Appl. Catal. B Environ., 2021, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.121022.

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.121022.

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