快速热冲击法实现金属纳米粒子在碳载体上的均匀分散

电催化将二氧化碳还原为高价值化学品和燃料，为解决全球能源危机和日益恶化的环境问题提供了一个有前景的战略。然而，CO2分子的高热力学稳定性、竞争性析氢反应和产物的复杂性带来了重大挑战。因此，电催化剂的选择和设计对于提高产品选择性和能源效率至关重要

在《化学物质水》杂志上发表的一项研究中，一组来自中国的研究人员介绍了一种新方法：快速焦耳加热合成方法，该方法确保金属纳米颗粒（NP）在碳载体上的均匀分散，并提高催化剂的电子导电性

分散在导电碳上的功能性纳米颗粒为提高CO2还原的效率和选择性提供了巨大的好处。碳载体促进了有效的电子和热传递，同时也分散和稳定了NP以防止聚集。然而，在碳化合成过程中，金属纳米颗粒经常聚集以降低其表面能，导致活性区域的损失和催化失活

通过快速热冲击处理，研究人员实现了金属纳米颗粒在碳基底（M-PANI-T）上的均匀分散。短时间的热冲击抑制了金属原子的迁移，热解产生的碳缺陷在锚定金属纳米颗粒中起着至关重要的作用。通过根据不同的温度调整处理时间，研究人员探索了对催化性能的影响。电化学测试表明，催化剂的性能取决于金属活性位点和碳载体，而不仅仅取决于单个因素

该研究的高级研究员张金涛表示，这一在碳基底上制备功能性纳米颗粒领域的突破表明，焦耳热冲击法具有良好的通用性和优异的电催化活性。该方法可用于制备碳负载金属纳米颗粒的各种催化剂，显著降低了时间和原材料成本，同时为未来的催化剂设计提供了有价值的理论见解 More information: Weijian Guo et al, Rapid Joule-heating synthesis of metal/carbon-based electrocatalysts for efficient carbon dioxide reduction, ChemPhysMater (2024). DOI: 10.1016/j.chphma.2024.06.002