阿德莱德大学Yao Zheng课题组--石墨烯包裹的镍铜双金属纳米颗粒催化剂用于电化学还原CO2为CO

在NiCu_0.25双金属纳米粒子催化剂上实现了高选择性的CO₂电还原为CO（法拉第效率约为90%）。通过结合基于同步加速器的X射线吸收和原位拉曼光谱研究，我们发现由于3d电子的重新分布，NiCu_x中的铜含量与CO选择性之间存在负相关关系。总之，我们通过添加铜对镍进行了工程改造，获得了石墨烯包裹的镍-铜双金属纳米颗粒催化剂，用于CO₂电化学还原。与单金属Ni催化剂相比，由于存在双金属活性位，NiCu_x催化剂具有明显更高的催化性能。但是，增加的Cu含量会导致金属中的电子重新分布，导致3d轨道电子密度降低，从而导致*COOH难以被催化剂吸附。在贫铜催化剂NiCu_0.25上实现了最高的CO选择性，在相对于RHE的1.0 V电位下，FE达到88.5％。

Figure 1. （a）NiCu_0.25的HRTEM图像。（b）NiCu_0.25的HAADFSTEM图像。沿箭头方向收集的线扫描。（c）NiCu_0.25的SAED模式。（d）不同样品的粉末XRD图谱。

Figure 2. 不同样品在（a）O 1s和（b）Ni 2p_3/2和Cu 2p_3/2区域的XPS光谱图。（c）不同样品归一化Cu K-edge XANES光谱的一阶导数。（d）不同样品R空间中的Cu K-edge EXAFS光谱。

Figure 3. 在CO₂饱和的0.1 M KHCO₃电解质中进行CO₂电还原。（a）一氧化碳的FE。（b）在1.0 V vs. RHE的电势下，FE的分布。（c）比较一氧化碳释放的塔菲尔斜率。（d）原位拉曼结果。

Figure 4. （a）Ni和（b）Cu的XANES L₃边缘光谱。（c）NiCu_x中的电子给体和CO选择性随Cu含量的增加而变化。 

相关研究成果于2020年由阿德莱德大学Yao Zheng和Shi-Zhang Qiao课题组，发表在Chem. Commun.（DOI: 10.1039/d0cc04779a）上。原文：Graphene-encapsulated nickel–copper bimetallic nanoparticle catalysts for electrochemical reduction of CO₂ to CO。