催化剂多级孔道设计构筑丰富气-固-液三相催化界面

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CO ₂ 和电解液在不同尺度孔中的渗透与扩散。对比实验表明，二维纳米片组成单元与一维中空管状宏观结构均对提升该新颖催化剂的 CO ₂ RR 性能产生重要作用。其中，纳米片组装的 CuS 微管在高电流密度下相比于纳米颗粒组装的 CuS 微管展现出更高的甲酸选择性和活性，在 300 mA cm ^-2 的大电流密度下法拉第效率可达 79% ；第一性原理计算结果显示，二维 CuS 纳米片的基面，即（ 001 ）晶面，具有更低的 CO ₂ RR 反应能垒；进而，本研究通过超声处理破坏了上述 CuS 微管催化剂的管状形貌，来探究管状结构对于 CO ₂ RR 中传质过程的影响。对比 CuS 微管 破碎前后的 CO ₂ RR 性能、阻抗分析及液体渗透模拟发现，中空管状结构能够促进电解液的毛细渗透现象，使得电解液可以渗入填充 CuS 微管的内部空间，从而优化传质过程，并在管壁处形成大量稳定的气 - 固 - 液三相界面，有效提升 CO ₂ RR 性能。

图文解析

图 1 ：纳米片组装 CuS 微管的结构表征

采用高效便捷的一步水热法合成了纳米片组装 CuS 微管材料，扫描电子显微镜、透射电子显微镜、 X 射线衍射、 X 射线光电子能谱、 BET 测试等表征揭示了 CuS 微管由 (001) 晶面主导的六方相纳米片组装而成，并具有分级多孔结构。

图 2 ：纳米片组装与颗粒组装的 CuS 微管的 CO ₂ RR 性能对比

CO ₂ RR 测试结果显示，纳米片组装的 CuS 微管在工业级电流密度下展示出良好的甲酸盐选择性和稳定性。与纳米颗粒组装的 CuS 微管相比，纳米片组装微管在多个电流密度下的法拉第效率更高，说明了二维组装基元对于 CO ₂ RR 性能的提升作用。

图 3 ：不同晶面 CuS

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