中科院团队开发新型电极 实现二氧化碳到甲酸高效转化
中科院团队开发新型电极 实现二氧化碳到甲酸高效转化
二氧化碳电催化还原制甲酸是实现碳减排和碳资源化利用的重要途径。中国科学院上海高等研究院研究团队在这一领域取得重要突破，开发出一种新型复合中空纤维电极，实现了高效率、高选择性的二氧化碳到甲酸转化。
近日，中国科学院上海高等研究院魏伟、陈为、宋艳芳团队在二氧化碳电催化还原制甲酸研究中取得重要进展。研究团队在三维中空镍纤维表面成功负载了一系列晶面取向的二氧化锡（SnO2）纳米花，在中性条件下实现了85%的二氧化碳转化率和安培级电流密度。
晶面取向的二氧化锡/镍复合中空纤维气体透散电极电还原二氧化碳示意图
研究团队通过在具有丰富孔结构的镍中空纤维表面可控生长晶面取向的三维多级二氧化锡纳米花，显著增强了传质和三相界面反应。实验结果显示，在-1.1 V vs. RHE电位下、中性电解质中，该电极可达到1.3 A cm⁻²的电流密度，甲酸法拉第效率高达94±1%，并且在300小时的电解测试中保持性能稳定。
电化学实验、原位光谱结合理论计算表明，增强的三相界面反应、在二氧化碳电还原过程中稳定的Sn⁴⁺物种以及SnO₂（101）晶面取向，有利于形成生成甲酸盐所需的*OCHO中间体，共同促进了二氧化碳到甲酸盐的电催化转化。
这项研究不仅为设计与合成高效复合中空纤维气体透散电极提供了新的思路，更为二氧化碳电催化转化制甲酸的研究开辟了新方向。相关研究成果以"Facet-oriented SnO₂@Ni hollow fiber enables ampere-level CO₂ electroreduction to formate with 85% single-pass conversion"为题发表在《创新》（The Innovation）期刊上。研究工作得到了科学技术部"催化科学"重点专项和中国科学院战略性先导科技专项的支持。
本文原文来自中国科学院网站