银纳米电极：高效且高选择性将 CO2转化为 CO 的新希望

为解决 Ag 催化剂用于 CO2转化时高过电位、催化性能易下降等问题，研究人员开展了用化学和电化学表面蚀刻法制备银纳米电极用于 CO2还原为 CO 的研究。结果显示该电极性能优异，为 CO2还原应用提供了新平台。

　　

在全球气候变暖的大背景下，二氧化碳（CO₂）的减排与转化成为科研领域的热门话题。将 CO₂转化为有价值的含碳燃料，不仅能减少温室气体排放，还能缓解能源危机，可谓一举两得。然而，这一过程并不轻松。在众多将 CO₂转化为燃料的方法中，把 CO₂电还原成一氧化碳（CO）是颇具潜力的路径，后续得到的合成气（CO 和 H₂的混合物）能用于费托合成，制造出有价值的化学品和工程燃料 。

目前，各种金属电极都被用来探索 CO₂的选择性还原。金（Au）虽然对 CO₂还原为 CO 有出色的催化性能，但因其稀缺且昂贵，难以大规模应用。银（Ag）成本相对较低，对 CO₂转化为 CO 也有不错的催化选择性，可它也存在问题：在实现 CO₂的选择性转化时需要较高的过电位（η），而且催化性能容易快速下降，还倾向于促进析氢反应。为了让 Ag 能更好地发挥作用，科研人员不断努力，尝试设计纳米结构表面来改善其性能，不过目前仍缺乏一种简单、无化学试剂、快速且经济高效的方法来制备高性能银电极。

在这样的背景下，一些研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Catalysis Today》上。研究人员采用化学和电化学表面蚀刻法，制备出了高效、耐用且选择性高的银纳米电极，用于在 CO₂饱和的 NaHCO₃水溶液中将 CO₂还原为 CO。

研究人员在制备银纳米电极时，主要用到了两种关键技术方法。一是电化学表面蚀刻，在这之前，先将多晶银片用砂纸和氧化铝糊打磨、超声清洗，再置于 1M KCl 电解液中进行氧化还原循环（ORC）处理；二是化学表面蚀刻，具体的处理过程虽未详细描述，但与电化学表面蚀刻共同构建起了研究的技术支撑。

研究结果部分：

• 表面蚀刻效果：通过在 1M KCl 溶液中进行氧化还原循环（ORC），多晶银的表面变得粗糙。在氧化步骤中，银表面会形成一层 AgCl，还原步骤时又会被还原成金属银。这种氧化还原循环利用了氯离子电解液的反应特性，促进了银的溶解和再沉积，从而让银表面变得粗糙。
• 催化性能提升：电化学蚀刻和化学蚀刻得到的银纳米电极（分别记为 ECE-Ag 和 CE-Ag）在催化性能上表现优异。在相对于可逆氢电极（RHE）-0.8V 的电位下，ECE-Ag 和 CE-Ag 生成 CO 的法拉第效率（FE_CO）分别可达 95% 和 86%，远超以往报道的 Ag 电极。
• 稳定性测试：在长达 25 小时的电解过程中，ECE-Ag 的催化选择性保持在 93% 左右，CE-Ag 保持在 84% 左右，显示出良好的稳定性。

研究结论和讨论部分，该研究通过无化学试剂且经济高效的方法成功制备出高性能银纳米电极，在 CO₂转化为 CO 的过程中展现出高选择性、高活性和高稳定性。这一成果为可持续的 CO₂还原应用提供了新的途径，有望推动相关领域的发展，在未来应对气候变化、缓解能源危机等方面发挥重要作用，为实现碳减排目标提供有力的技术支持，也为后续深入研究 CO₂电还原催化剂提供了新的思路和方向。