由于抑制了通常在碱性或中性条件下发生的不期望的碳酸盐形成，酸性CO₂电解已经成为实现高CO₂利用率的有前途的途径。然而，该系统的效率和稳定性仍需要通过定制电催化剂及其工作环境来进一步提高。

近日，华东理工大学李春忠教授，江宏亮教授探索并优化了气体扩散电极（GDEs）催化层中典型的镍氮掺杂碳（Ni-N-C）电催化剂及其工作微环境。

文章要点

1）首先，通过调整详细的合成条件并在充满中性电解质的H型电池中评价其催化CO₂R的性能来定制Ni-N-C催化剂。

2）接着将筛选出的Ni-N-C催化剂用于流动电池中GDEs的催化层，该电池具有流动的酸性电解质。为了调节催化层的疏水性，在催化层中引入不同质量比的疏水性聚四氟乙烯(PTFE)纳米粒子。

3）与没有PTFE的常规电极相比，PTFE改性的GDEs显示出显著降低的过电位、接近100%的CO选择性和突出的抗水淹能力。

4）研究人员通过全面的电化学阻抗测量，研究了GDEs的传质过程。研究发现，适中PTFE含量的修饰后的GDEs的扩散层厚度明显减小，从而解释了上述催化性能提高的原因。

参考文献

Xuedi Sheng, et al, Engineering Ni-N-C catalyst microenvironment enabling CO₂ electroreduction with nearly 100% CO selectivity in acid, Adv. Mater. 2022

DOI: 10.1002/adma.202201295

https://doi.org/10.1002/adma.202201295