用Femtosecond激光诱导Cu电极的纳米和微观结构,用于CO2电还原在乙二介质中
Iaroslav Gnilitskyi1,2,3, Stefano Bellucci4, Andrea Giacomo Marrani5
1Lviv Polytechnic National University, 12 Bandery Str., Lviv, 79013, Ukraine. iaroslav.gnilitskyi@novinano.com.
Scientific reports
|May 31, 2023
概括
激光修改的铜正极增强了二氧化碳 (CO2) 的减少. 激光脉冲产生的表面结构增加了阴极表面积和二氧化碳减排率,在尖端结构中达到14 mA cm−2.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 表面科学是一门学科.
背景情况:
- 减少二氧化碳 (CO2) 对于缓解气候变化和生产有价值的化学品至关重要.
- 基于铜的材料是减少二氧化碳的有希望的电催化剂.
- 表面形态显著影响着电催化活性.
研究的目的:
- 为了研究激光诱导的表面修改对铜正极对二氧化碳减排的影响.
- 为了将表面地形和晶体方向与二氧化碳减排性能相关联.
主要方法:
- 在乙二-Bu4NClO4溶液中用电化学方法减少CO2.
- 使用激光诱导周期性表面结构 (LIPSS) 进行铜正极表面修改,脉冲数和流动性可变.
- 使用分析地形,晶体方向和组成的技术进行表面表征 (例如,SEM,XRD,XPS).
主要成果:
- 激光治疗创造了LIPSS,从沟演变为尖,脉数量增加.
- 更高的激光脉冲计数增加了阴极表面积,并促进了[022]晶体学定向.
- 增加的铜 (I) 氧化物含量和表面积与较高的阴极电流密度相关,以减少二氧化碳.
- 在稳定的条件下,尖顶表面结构在3.0V下达到14mA cm-2的最大阴极电流密度.
结论:
- 激光诱导的表面结构化是一种有效的方法,可以提高铜正极性能以减少二氧化碳.
- 优化的表面地形和晶体方向显著提高了二氧化碳减排效率.
- 开发的方法为设计用于二氧化碳转换的先进电催化剂提供了一条途径.
