铜业工程COPPERENGINEERINGTotal179No.12023总第179期2023年第1期引文格式引文格式：陈嘉磊,廖雪龙,陈山,卢天天,孙潇婷,曹丽馨,王欢.三维自支撑的铜铋双金属电沉积制备及其电催化还原CO2性能研究[J].铜业工程,2023(1):1-11.三维自支撑的铜铋双金属电沉积制备及其电催化还原CO2性能研究陈嘉磊，廖雪龙，陈山，卢天天，孙潇婷，曹丽馨，王欢（南开大学化学学院，天津300071）摘要：金属铜（Cu）是二氧化碳（CO2）还原为甲酸的常见催化剂，但是存在竞争析氢副反应（HER）严重和稳定性差等问题。引入第二金属的合金化策略可以有效改善上述问题，但是复杂的合成方法限制了电催化CO2还原技术中的实际应用。鉴于此，开发了一种简单、快速、低能耗的原电池沉积法，以还原电势差为反应驱动力，通过调节前驱体浓度在石墨烯基底上原位生长具有三维自支撑结构的铜铋（CuBi）双金属纳米枝晶（nCuBi-G/Cufoil）。研究表明：nCuBi-G/Cufoil结构中Bi作为电子供体向Cu提供电子，从而增加Cu中心电子密度，可以有效抑制CO2RR过程中的析氢反应，大幅提高甲酸产物的选择性，并且降低了电极表面的积碳浓度，提高CO2电催化反应的稳定性。此外，石墨烯导电基底可以加速CuBi和基底之间电子传递过程，改善CO2催化过程动力学，提高CO2RR活性。基于以上效应，nCuBi-G/Cufoil表现出95.9%的甲酸选择性，并且在此电压下可以稳定运行20h，且甲酸选择性保持在90%以上。本文为实现高效制备双金属催化剂提供了绿色合成策略，并揭示了金属电子结构和导电基底对CO2电催化性能的影响。关键词：CuBi合金；石墨烯；原电池沉积；电催化还原CO2；甲酸doi：10.3969/j.issn.1009-3842.2023.01.001中图分类号：TF813；TF804.2文献标识码：A文章编号：1009-3842（2023）01-0001-111引言二氧化碳电化学还原反应（CO2RR）利用可再生能源产生的电能在温和条件下将CO2转化为高附加值的化学品和燃料，利用该方法不仅可以减少温室效应气体CO2的排放，同时可以实现清洁能源的有效存储，对构建低碳社会具有重要意义［1-5］。甲酸作为CO2RR的2e-转移产物之一，反应路径简单，并且根据技术-经济分析，甲酸是目前最有希望实现工业化应用的液相产物之一［6-7］。此外甲酸还是重要的化工原料，在储氢和燃料电池等方面具有广阔的应用前景［8］。相较于钯（Pd）、铅（Pb）、铋（Bi）等具有甲酸选择性的金属催化剂而言，铜（Cu）基材料可以在较低过电位下得到甲酸产物，同时具有催化活性高、成本低廉、化学性质稳定...
