中空碳球的制備方法,以無水乙醇作碳源,以金屬鋅作還原劑及金屬溶劑,在不銹鋼反應釜中,將兩種物質的混合物加熱發生反應.加熱爐保溫一段時間后停止加熱,使反應釜在爐中自然冷卻到室溫.反應產物經清洗,抽濾,烘干等工藝,得到成品.方法具有反應時間短,粉體純度高,能耗低,產物含中空碳球的量超過90%,產品化學穩定性好,易實現大規模制備.

氮硫共摻雜的高比表面的碳基催化劑(SZ-HCN)用于CO2RR.首先利用表面活性劑膠束Triton X-100作為模板誘導調控,合成了具有中空結構的苯胺-吡咯共聚物,并以此為碳前驅體,通過一步熱解共聚物和硫粉獲得N和S共摻雜多孔碳,材料的高比表面積(1510 m2 g-1)得益于中空結構和ZnCl2鹽造成的納米孔結構.值得注意的是,高比表面的多孔結構且有效共摻雜N/S,能提供更多的高活性催化位點和有利于相關反應物種的傳輸.

通過掃描電子顯微鏡、高分辨透射電子顯微鏡、高角環形暗場-掃描透射-元素分布、N2吸脫附等溫分析及X射線光電子能譜等物理表征證實了催化劑材料的中孔結構和N/S共摻雜組分.進一步通過電化學測試分析和產物測試分析可知,電催化劑SZ-HCN在-0.60 V還原CO2為CO的法拉第效率高達93％,明顯抑制競爭反應HER.此外,在-0.60 V恒電位下連續20 h測試,依舊保持穩定的電流密度(-5.2 mA cm-2)和高的CO選擇性,顯示了出色的耐久性和潛在應用性.

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