固体氧化物电解池中的CO₂电化学还原是将CO₂转化与可再生电能储存相结合的一种有效途径。通常，Au层被用作集电器，由于在高温下很难保持纳米尺寸的Au，Au纳米颗粒很少被用作阴极。

近日，中科院大连化物所朱雪峰研究员报道了开发了一种在800 ℃获得原位分散Au纳米颗粒的新方法，并研究了所得阴极对CO₂在固态电池中电还原的催化活性。

文章要点

1）在这项工作中，没有MIEC阴极，只有一个Au集电器覆盖电解质，这简化了电池的制造过程。将Au层涂在自支撑YSZ电解质上后，对电池施加高电压，导致YSZ表面还原为Zr亚氧化物，Au分散成纳米颗粒。由于Au与亚氧化物具有很强的相互作用，Au纳米颗粒的尺寸稳定在2 nm以下。

2）实验结果显示，与未在高激活电压下处理的Au层相比，处理样品的性能提高了38倍，极化电阻降低了75倍。

3）结合电子显微镜、原位近环境压X射线光电子能谱和理论计算，研究人员发现Au层与电解质（YSZ）之间的界面被重构为纳米Au/Zr亚氧化物界面，这些界面具有比Au/YSZ界面低得多的反应活化能。

参考文献

Lixiao Zhang, et al, In situ Dispersed Nano-Au on Zr-Suboxides as Active Cathode for Direct CO₂ Electroreduction in Solid Oxide Electrolysis Cells, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c02227

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c02227