不同预处理的氧化亚铜纳米线电极诱导的晶面效应提升电化学CO2还原为多碳产物

近年来,由于化石燃料不断消耗造成的二氧化碳气体过量排放,对人类生活环境造成越来越大的威胁.电催化二氧化碳还原反应是一种很有前景的解决方法,可回收废弃的二氧化碳并通过将其转化为可再生的燃料和化学品来最终实现碳循环.在各种还原产物中,多碳化学产物因其具有高能量密度和高商业价值而备受青睐.然而,由于涉及多个复杂的反应途径,设计对多碳产物高活性的催化剂仍然是一个关键挑战.铜是目前最有前途的催化剂之一,它具有独特的电子结构来吸附CO中间体,从而促进后续C-C偶联成多碳产物.虽然Cu基催化剂在电催化二氧化碳还原过程中取得了很大的进展,但其内在的构效关系尚不清楚.本文对氧化亚铜纳米线进行不同处理,制备了纳米颗粒和纳米片形貌的预催化剂,并发现了预还原过程中形貌和晶面发生了重构,对多碳产物的产生表现出最好的选择性,其法拉第效率为67.5%.X射线衍射结果表明,纳米片衍生的铜催化剂在预还原后发生了晶面的重构,其中铜(100)晶面相对于其他两个晶面呈现大量暴露.采用循环伏安法测试二氧化碳还原实验后三种电极的OH^-吸附曲线,结果进一步证实了铜(100)晶面在预还原后大量暴露.由于丰富的铜(100)晶面的选择性暴露可以增强CO的吸附并提高表面*CO的覆盖率,进一步促进C-C的二聚,从而提高催化生成多碳产物的活性.X射线光电子能谱结果表明,三种催化剂预还原后,表面铜均呈现零价和一价,没有二价铜的存在.本文还比较了三种催化剂的双层电容,并计算了它们的电化学活性面积,以研究三种催化剂的粗糙度效应对二氧化碳还原产物的影响.结果表明,三种催化剂有着相似的粗糙度,从而排除了由于粗糙度不同引起的二氧化碳还原产物不同分布的影响.此外,成功合成了铜(100)、铜(110)和铜(111)单晶电极,并在相同条件下分别进行电催化二氧化碳还原研究.结果表明,铜(100)晶面更有利于电催化二氧化碳还原中多碳产物的生成.综上可见,预处理和结构演变对铜基电催化剂催化二氧化碳还原的产物分布影响显著,为合理设计高效的二氧化碳还原电催化剂提供了一种新的策略.     

水分辅助对无机钙钛矿CsPbI3薄膜结晶的影响

利用水分辅助晶粒溶解重结晶策略提高全无机铯铅碘钙钛矿(CsPbI₃)薄膜的质量, 探究了退火过程中不同湿度条件对薄膜结晶质量的影响, 并从形貌结构、 缺陷复合以及光伏性能等方面进行了研究. 结果表明, 相比于相对湿度(RH)为0%组CsPbI₃薄膜明显的晶界空隙, 适当的湿度退火有助于晶粒间更致密地结合, 晶界的减少进而可抑制载流子非辐射复合; 湿度过大则会形成较粗糙的表面形貌, 影响界面接触. 实验结果表明, 7%RH下CsPbI₃薄膜中缺陷明显减少, 非辐射复合得到抑制, 载流子寿命增加; 光伏性能测试结果显示, 开路电压(V_oc)和填充因子(FF)显著增大, 并获得了15.28%的光电转换效率(PCE).     

镍铁层状双金属氢氧化物在不同pH电解液体系中的析氧反应（英文）

利用可再生电力驱动水分解提供了一种绿色和可持续的方式来生产氢气(H₂),而提高水分解效率的关键是开发高效的电催化剂.作为水分解反应的阴极,析氢反应(HER)仅需要两电子转移,目前的研究较为成熟.相比之下,析氧反应(OER)因涉及四个电子的转移,比HER过程更复杂.在众多析氧催化剂中,镍铁(NiFe)基电催化剂是碱性电解液体系中最佳的OER催化剂之一,然而其在中性及近中性体系中活性降低较多,从而限制了其在中性的海水电解及二氧化碳还原体系中的应用.目前,造成NiFe基催化剂在中性体系中性能较差的具体机制尚不清晰.文献报道,随着体系pH逐渐降低,NiFe基催化剂析氧性能也会随之变差;深入研究发现,碱性体系中更易于形成高价的Ni,Fe物质,但其是否对催化剂在水分解过程中有影响仍有待进一步研究.本文将电化学测试与原位光谱技术相结合,对镍铁层状双金属氢氧化物(NiFe LDH)在不同pH电解液体系中的析氧反应机理进行深入研究.电化学测试结果表明,随着pH值逐渐降低,NiFe LDH催化剂的析氧性能逐渐变差.原位表面增强拉曼光谱结果表明,不同pH电解液体系中NiOOH和“活性氧...