Appl. Catal. B.：Cu2O纳米花/石墨烯支架结构催化剂层增强CO2电化学还原

“净零”目标法案推动了碳捕获和利用技术的发展，包括直接碳捕获、增强风化、光化学CO₂转换和电化学还原。其中，二氧化碳（CO₂）的电化学转换引起了越来越多的研究关注。电化学CO₂还原反应（eCO₂RR）是一个可控的过程，通过改变催化剂结构、电解质pH值等可得到不同的产物，但是需要一种高性能、稳定的催化剂。已报道催化剂通常存在催化活性低、选择性差、反应体系耐久性差等问题。

基于此，英国诺森比亚大学Terence Xiaoteng Liu和牛津大学Lei Xing（共同通讯作者）等人报道了一种利用改进的多元醇法，并且合成了具有精确控制花蕾形状的纳米Cu₂O催化剂。

在本文中，作者合成了一系列具有精确的花蕾开放度的Cu₂O/石墨烯（CG）纳米花复合催化剂。对于每种催化剂，随着合成温度从70 ℃升高到90 ℃，每升高5 ℃就会增加开孔度。催化剂被打印在GDE上作为阴极催化剂层，并组装在3D打印电池中以研究诱导传质的影响。完全绽放的纳米花与CG片形成支架结构，并组装一个这样的结构作为CG电极。

当催化剂应用于气体扩散电极时，形状的演变改善了影响催化剂层的关键因素，例如体积孔隙度和三相边界接触面积。数值和实验研究表明，由于结构变化，反应物摩尔浓度增加，CO₂传质改善，从而影响了电化学CO₂还原反应（eCO₂RR）。

完全开花的Cu₂O纳米花催化剂与二维（2D）结构石墨烯片结合，形成具有支架结构的催化剂层，在-1.0 V vs. RHE外加电位的1 M KOH中，该催化剂层对CO的法拉第效率（FE）最高为93.20%。这些发现建立了催化层与传质之间的关系，在此基础上可以描述催化层结构设计对eCO₂RR性能的影响。

Cu₂O Nano-flowers/Graphene Enabled Scaffolding Structure Catalyst Layer for Enhanced CO₂ Electrochemical Reduction. Appl. Catal. B Environ., 2021, DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.121022.

https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2021.121022.

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Appl. Catal. B.：Cu2O纳米花/石墨烯支架结构催化剂层增强CO2电化学还原

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