络合物法制备镍-氮共掺杂炭基二氧化碳电催化剂
2021-09-09常若鹏郝广平
无机盐工业 2021年9期
常若鹏,胡 旭,贺 雷,郝广平
(大连理工大学化工学院,精细化工国家重点实验室,辽宁省低碳资源高值化利用重点实验室,辽宁 大连 116024)
近年来,大气中二氧化碳(CO2)浓度的增加使得地球温室效应不断加剧,随之引发的冰川融化、海平面上升等问题正严重威胁着人类未来的生存空间。因此,如何有效降低大气中CO2的浓度已成为人类社会可持续发展过程中必须要面对的问题[1-2]。二氧化碳电催化还原反应(CO2RR)可以在温和条件下将CO2转化为一氧化碳、甲酸等化学品,同时实现了碳资源的循环与清洁能源的储存,该课题引起了人们的关注[3-4]。而设计出高选择性、高活性的电催化剂是推动CO2RR实现规模化应用的关键。
利用炭材料自身来源广泛、导电性好、结构稳定等优势,研究者们通过形貌调控以及杂原子掺杂等方式对炭材料进行功能化处理,制备了一系列掺杂型炭基电催化剂。其中,过渡金属-氮共掺杂的炭基催化剂因良好的催化能力及低廉的价格得到了大量报道。按照制备方法的不同可以分为:1)混合物直接炭化法[5-7];2)金属掺杂g-C3N4作前驱体炭化法[8-9];3)高温热解金属-有机框架材料(MOFs)法[10-12];4)氮掺杂炭载体负载金属原子法[13-15];5)炭载体锚定金属络合物法[16-17]。其中,炭载体锚定金属络合物法是利用过渡金属与含氮配体形成的络合物与炭载体进行复合,该方法可以在温和条件下将金属络合物锚定在炭载体框架中,一步获得过渡金属-氮共掺杂的炭基催化剂。目前,卟啉、酞菁及邻二氮菲等含氮大分子基团通常会被选择作为配体与过渡金属盐溶液进行配位反应形成稳定的配位溶液与炭载体进行直接负载,获得了较好的催化效果。……
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