高度选择性的光电化学CO2通过晶相调节的纳米晶体减少,没有寄生体吸收
Qingzhen Wang1,2, Bin Liu1,2, Shujie Wang1,2
1Key Laboratory for Green Chemical Technology of Ministry of Education, School of Chemical Engineering and Technology, Tianjin University, Tianjin 300072, China.
概括
这项研究开发了一种新的光阴极,用于有效的太阳能驱动的二氧化碳 (CO2) 减排. 新设计提高了二氧化碳转换选择性和光电流密度,性能优于现有系统.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 可再生能源可再生能源是可再生能源.
背景情况:
- 光电化学 (PEC) 减少二氧化碳 (CO2R) 提供了集成的太阳能燃料生产,但受到低选择性和寄生性光吸收的影响.
- 目前的光阴管面临着有限的催化场所和演化反应的竞争所带来的挑战,阻碍了效率.
研究的目的:
- 设计和制造一种用于选择性和高效的二氧化碳转换的新型光阴极.
- 通过将光吸收与催化剂层分离来克服CO2R选择性和光电流密度的局限性.
主要方法:
- 在异质连接 (Si) 基板上使用晶相调节的银 (Ag) 纳米晶合催化剂制造光阴极.
- 集成Ag纳米晶与非传统的六角密封相,以增强电荷转移.
- 使用异质连接Si基板从CO2R催化剂层分离光吸收.
主要成果:
- 该Ag纳米晶光阴极展示了加速的电荷转移和对CO2R的优良催化性能.
- 在一个广泛的潜能范围内,碳一氧化物 (CO) 法拉代克效率 (FE) 超过90%,最高达到97.4%.
- 在CO2/CO平衡潜力下,获得了 -2.7mA cm-2的CO部分光电流密度,96.5%的CO FE,超过了基于黄金的系统.
结论:
- 开发的光阴极有效地提高了CO2R的选择性和效率,通过利用相调节的Ag纳米晶体和异质连接Si基质.
- 这种综合方法显著减少了寄生虫的光吸收,从而导致更高的光电流密度.
- 这些发现为现有的PEC CO2R系统提供了一个有希望的,具有成本效益的替代方案.
