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非金属P掺杂对In_2O_3电催化CO_2还原性能的影响机制

收稿日期：2024-02-04 修回日期：2024-02-22 刊出日期：2024-06-12

DOI:10.20078/j.eep.20240307

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    摘要：利用可再生的电能将CO_2还原为高附加值的化学品和燃料,对于缓解温室效应并实现碳中和具有重要的意义。开发了一种简单有效的方法制备非金属P元素掺杂的In_2O_3纳米颗粒,并将其用于电催化CO_2还原制甲酸盐。在H型电解池中,在-1.45Vv... 展开+
    摘要：

    利用可再生的电能将CO_2还原为高附加值的化学品和燃料,对于缓解温室效应并实现碳中和具有重要的意义。开发了一种简单有效的方法制备非金属P元素掺杂的In_2O_3纳米颗粒,并将其用于电催化CO_2还原制甲酸盐。在H型电解池中,在-1.45Vvs.RHE电位下,P掺杂的In_2O_纳米催化剂的产甲酸法拉第效率达到88.2%,同时具有优异的稳定性。进一步的实验分析和理论研究表明,掺杂在In_2O_晶格中的P元素显著促进了CO_2分子的吸附和活化,降低了形成∗HCOO中间体的吉布斯自由能,同时加强了对∗HCOO的吸附作用,最终促进了甲酸盐的合成。阐明了非金属元素P掺杂对提升CO_2还原反应性能的分子机制,同时也为其他金属氧化物基的高性能电催化剂的设计提供了一种可行的策略。

    收起-

    作者：

    • 程芹1,2
    • 邓邦为1
    • 董帆1,2,*

    作者简介

    作者简介：程芹(1998—),女,四川巴中人,硕士研究生,主要研究方向为电催化CO2还原。E-mail:358315768@qq.com
    通讯作者：董帆(1982—),男,湖北宜昌人,教授,主要研究方向为环境与能源催化、大气污染控制和气体传感系统等。E-mail:dfctbu@126.com;dongfan@uestc.edu.cn

    单位

    • 1. 电子科技大学 长三角研究院湖州
    • 2. 电子科技大学 基础与前沿研究院碳中和与环境能源新技术研究中心

    关键字

    • In2O3
    • 非金属P掺杂
    • 电催化剂
    • CO2还原反应
    • 甲酸

    基金项目

    浙江省“尖兵”研发攻关计划资助项目(2023C03017);国家杰出青年科学基金资助项目(22225606);国家自然科学基金资助项目(22176029)

    引用格式

    程芹, 邓邦为, 董帆. 非金属P掺杂对In_2O_3电催化CO_2还原性能的影响机制[J]. 能源环境保护, 2024, 38(3): 83-90.

    CHENG Qin, DENG Bangwei, DONG Fan. Effect of non-metallic P doping on electrocatalytic CO_2 reduction performance of In_2O_3 catalyst[J]. Energy Environmental Protection, 2024, 38(3): 83-90.

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