sncuox催化剂电化学还原co2制甲酸性能研究
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Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ Ｃｏｐｐｅｒ Ｂｅｎｚｅｎｅ － １ ３ ５ － Ｔｒｉｃａｒｂｏｘｙｌａｔ Ｍｅｔａｌ － ｏｒｇａｎｉｃ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ＳｎＣｕＯｘ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ Ｅｌｅｃｔｒｏ －
（ ， ， ， １． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｉｏｆｕｅｌｓ Ｑｉｎｇｄａｏ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｉｏｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ， ； ， ， ， ） Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６１０１ Ｃｈｉｎａ ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７１ Ｃｈｉｎａ
： ， Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ２ ｔｏ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｗａｙ ｔｏ ｒｅｓｔｏｒｅ ｔｈｅ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｉｓ ａｌｓｏ ａｎ ， ， ，， ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｕｔｅ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｗａｒｍｉｎｇ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ － ｏｒｇａｎｉｃ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏｐｐｅｒ Ｂｅｎｚｅｎｅ － １ ３ ５ － ， Ｔｒｉｃａｒｂｏｘｙｌａｔ ａｎｄ Ｔｉｎ ｏｘａｌａｔｅ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ ＳｎＣｕＯｘ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ， ， ｆｏｒ ＣＯ２ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｆｏｒｍｉｃ ａｃｉｄ． Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｔｈｅ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｉｒｓｔ ， ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｈｅ ５０％ ＳｎＣｕＯｘ ｃａｔａｌｙｓｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ４７％ ａｔ －
本文通过采用金属有机骨架材料135均苯三甲酸铜配合物与草酸亚锡为前驱体制备不同比例掺杂的sncuox催化剂体系并将其应用于co2电化学还原制甲酸过程结果表明随着sn掺杂量的增加反应法拉第效率呈现先升高后降低的趋势在183v恒电位电解情况下50sncuox催化剂表现出最高的法拉第效率为47
第４ 期
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔｓ． Ｔｈｉｓ ｍａｕｃｓｒｉｐｔ ｉｓ ａ ｕｓｅｆｕｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ － ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
， ＣＯ２ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｂｙ ｍｅｔａｌ － ｏｒｇａｎｉｃ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｎｅｗ ｗａｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ： ，， ； ； ； ； ＣＯ２ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔｓ．
（ ） 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： Ｏ６４６
Ａ
１００８ － ０２１Ｘ ２０２０ ４ － ００３５ － ０５
ＣＯ２ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｄｕｔｉｏｎ ｔｏ Ｆｏｒｍｉｃ Ａｃｉｄ Ｏｖｅｒ ｔｈｅ ＳｎＣｕＯｘ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ
， ， ， Ｇｕｏ Ｘｉａｎｇｈｅ１，２ Ｌｉ Ｂｉｎｇｓｈｕａｎｇ１ Ｌｉｕ Ｇｕａｎｇｂｏ１ Ｚｉ Ｚｈｏｎｇｙｕｅ１
出最高的法拉第效率为４７％。进一步对不同Ｓｎ 掺杂量的催化剂进行结构和性质表征。结果表明，催化剂比表面积、表面化学价态等物
理化学性质的变化是催化剂法拉第效率呈现先升高后降低的主要原因。不同Ｓｎ 掺杂量引起的催化剂中金属还原程度、晶形结构的变
索化关，，键可则词为是：１复引，３合起，５催Ｃ－Ｏ化均２剂电苯表化三面学甲性还酸质原铜发催配生化合变剂物化的；金的开属主发有要提机原供骨因新架。思材本路料论。；文Ｓｎ的Ｃ研ｕＯ究ｘ 催是化金剂属；有二机氧骨化架碳材；电料化复学合还制原备；高甲效酸ＣＯ２ 电化学还原催化剂的有益探
郭祥贺，等：ＳｎＣｕＯｘ 催化剂电化学还原ＣＯ２ 制甲酸性能研究
·３５·
ＳｎＣｕＯｘ 催化剂电化学还原ＣＯ２ 制甲酸性能研究
郭祥贺１，２，李冰爽１，刘广波１，訾仲岳１
（１． 中国科学院青岛生物能源与过程研究所，山东青岛 ２６６１０１； ２． 青岛大学化学与化工学院，山东青岛 ２６６０７１）
１程摘，３，要，结５：果Ｃ－Ｏ均表２ 电苯明化三随学甲着还酸Ｓｎ原铜掺制配杂备合量化物的学与增品草加是酸，可反亚再应锡生法为能拉前源第驱存效体贮率，制利呈备用现不的先同重升比要高例方后掺式降杂，低也的的是趋Ｓ应ｎ势Ｃ对ｕ，Ｏ气在ｘ 候催－１变化． ８化剂３Ｖ的体恒重系电要，并位手将电段其解。应情本用况文于下通Ｃ，过５Ｏ０采２％电用Ｓ化ｎ金Ｃ学属ｕＯ还有ｘ 催原机化制骨剂甲架表酸材现过料
１ ８３Ｖ． Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｓｎ － ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗｅｒｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ
， ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｌｅｎｃｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｔａｌｙｓｔｓ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ， ｍｅｔａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｔａｌｙｓｔ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ
（ ， ， ， １． Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｉｏｆｕｅｌｓ Ｑｉｎｇｄａｏ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｉｏｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｐｒｏｃｅｓｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ， ； ， ， ， ） Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６１０１ Ｃｈｉｎａ ２． Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７１ Ｃｈｉｎａ
： ， Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＣＯ２ ｔｏ ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ｉｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｗａｙ ｔｏ ｒｅｓｔｏｒｅ ｔｈｅ ｒｅｎｅｗａｂｌｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｉｓ ａｌｓｏ ａｎ ， ， ，， ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｕｔｅ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｗａｒｍｉｎｇ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｔｈｅ ｍｅｔａｌ － ｏｒｇａｎｉｃ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｃｏｐｐｅｒ Ｂｅｎｚｅｎｅ － １ ３ ５ － ， Ｔｒｉｃａｒｂｏｘｙｌａｔ ａｎｄ Ｔｉｎ ｏｘａｌａｔｅ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒｓ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ ＳｎＣｕＯｘ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ， ， ｆｏｒ ＣＯ２ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｆｏｒｍｉｃ ａｃｉｄ． Ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｔｈｅ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｆｉｒｓｔ ， ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ａｎｄ ｔｈｅｎ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｈｅ ５０％ ＳｎＣｕＯｘ ｃａｔａｌｙｓｔ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ４７％ ａｔ －
本文通过采用金属有机骨架材料135均苯三甲酸铜配合物与草酸亚锡为前驱体制备不同比例掺杂的sncuox催化剂体系并将其应用于co2电化学还原制甲酸过程结果表明随着sn掺杂量的增加反应法拉第效率呈现先升高后降低的趋势在183v恒电位电解情况下50sncuox催化剂表现出最高的法拉第效率为47
第４ 期
ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｔａｌｙｓｔｓ． Ｔｈｉｓ ｍａｕｃｓｒｉｐｔ ｉｓ ａ ｕｓｅｆｕｌ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ － ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ
， ＣＯ２ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｂｙ ｍｅｔａｌ － ｏｒｇａｎｉｃ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｉｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｎｅｗ ｗａｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ： ，， ； ； ； ； ＣＯ２ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｔａｌｙｓｔｓ．
（ ） 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： Ｏ６４６
Ａ
１００８ － ０２１Ｘ ２０２０ ４ － ００３５ － ０５
ＣＯ２ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｒｅｄｕｔｉｏｎ ｔｏ Ｆｏｒｍｉｃ Ａｃｉｄ Ｏｖｅｒ ｔｈｅ ＳｎＣｕＯｘ Ｃａｔａｌｙｓｔｓ
， ， ， Ｇｕｏ Ｘｉａｎｇｈｅ１，２ Ｌｉ Ｂｉｎｇｓｈｕａｎｇ１ Ｌｉｕ Ｇｕａｎｇｂｏ１ Ｚｉ Ｚｈｏｎｇｙｕｅ１
出最高的法拉第效率为４７％。进一步对不同Ｓｎ 掺杂量的催化剂进行结构和性质表征。结果表明，催化剂比表面积、表面化学价态等物
理化学性质的变化是催化剂法拉第效率呈现先升高后降低的主要原因。不同Ｓｎ 掺杂量引起的催化剂中金属还原程度、晶形结构的变
索化关，，键可则词为是：１复引，３合起，５催Ｃ－Ｏ化均２剂电苯表化三面学甲性还酸质原铜发催配生化合变剂物化的；金的开属主发有要提机原供骨因新架。思材本路料论。；文Ｓｎ的Ｃ研ｕＯ究ｘ 催是化金剂属；有二机氧骨化架碳材；电料化复学合还制原备；高甲效酸ＣＯ２ 电化学还原催化剂的有益探
郭祥贺，等：ＳｎＣｕＯｘ 催化剂电化学还原ＣＯ２ 制甲酸性能研究
·３５·
ＳｎＣｕＯｘ 催化剂电化学还原ＣＯ２ 制甲酸性能研究
郭祥贺１，２，李冰爽１，刘广波１，訾仲岳１
（１． 中国科学院青岛生物能源与过程研究所，山东青岛 ２６６１０１； ２． 青岛大学化学与化工学院，山东青岛 ２６６０７１）
１程摘，３，要，结５：果Ｃ－Ｏ均表２ 电苯明化三随学甲着还酸Ｓｎ原铜掺制配杂备合量化物的学与增品草加是酸，可反亚再应锡生法为能拉前源第驱存效体贮率，制利呈备用现不的先同重升比要高例方后掺式降杂，低也的的是趋Ｓ应ｎ势Ｃ对ｕ，Ｏ气在ｘ 候催－１变化． ８化剂３Ｖ的体恒重系电要，并位手将电段其解。应情本用况文于下通Ｃ，过５Ｏ０采２％电用Ｓ化ｎ金Ｃ学属ｕＯ还有ｘ 催原机化制骨剂甲架表酸材现过料
１ ８３Ｖ． Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｓｎ － ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ ｃａｔａｌｙｓｔｓ ｗｅｒｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ
， ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｒｅａ ａｎｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｌｅｎｃｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｔｈｅ Ｆａｒａｄａｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｃａｔａｌｙｓｔｓ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ， ｍｅｔａｌ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｔａｌｙｓｔ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｓｎ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ