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吕刚教授课题组JACS：苯并三氮唑与聚偏二氟乙烯协同促进铜基催化剂二氧化碳还原生成C2产物的选择性

研之成理 · 公众号 · 科研 · 2025-06-18 12:59

正文

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BTA ）层和聚偏二氟乙烯（ PVDF ）层。

图文解析

催化剂体系的制备与表征：通过电化学沉积法在碳纸表面沉积铜纳米颗粒（ Cu NPs ）（图 1b ），随后依次在铜表面滴涂 BTA 与 PVDF 溶液，分别形成 BTA 层和 PVDF 层。制备的铜微球粒径约 2.25 ± 0.05 μ m ，由尺寸为 41.61 ± 0.66nm 的 Cu NPs 组成。包覆 BTA 和 PVDF 层后， Cu NPs 被嵌入约 1 μ m 厚的有机层中（图 1c, d ）。通过水接触角（ WCA ）测试发现基底疏水性增强（图 1e ）。通过 X 射线光电子能谱 (XPS) 表征了 Cu NPs 与包覆 BTA 分子间的相互作用（图 1f ）。

图 1 ：催化剂结构表征

BTA 与 PVDF 涂层对铜基电催化 CO ₂ 还原反应的协同作用贡献： 为探究 BTA 分子层与 PVDF 层对电化学 CO ₂ RR 的影响，在三电极 H 型电解池中分别测试了裸露铜纳米颗粒（ Cu NPs ）、 Cu-PVDF 、 Cu-BTA 及 Cu-BTA-PVDF 的反应性能（图 2 ）。通过线性扫描伏安法（ LSV ）测试了四种样品在氩气和二氧化碳饱和溶液中的响应（图 2a, b ）。在氩气饱和电解液中， BTA 涂层对析氢反应（ HER ）影响甚微；而 PVDF 单层涂层及 BTA-PVDF 复合涂层中疏水性 PVDF 对 HER 存在抑制作用。在 CO ₂ 饱和电解液中， BTA 对 CO ₂ RR 有促进作用； PVDF 单层涂层则因阻碍水分子和 CO ₂ 的传质导致电流降低。