Einfache Synthese von Cu-dotiertem In₂S₃-Mikroblumen-Katalysator zur elektrochemischen CO₂-Reduktion zu Energieträgern in einem breiten Potentialbereich

Die Steigerung der Aktivität der elektrochemischen Reduktion von CO₂ zu wertvollen Produkten und die Unterdrückung der Wasserstoffentwicklung in wässriger Lösung stellen heutzutage die Hauptprobleme für Forscher dar. Indiumbasierte Materialien zeigen exzellentes katalytisches Verhalten gegenüber der CO₂-Elektroreduktion, und die Einbindung des Elements Cu in In₂S₃ bringt bessere katalytische Eigenschaften, bietet eine erhöhte elektrochemische Oberfläche und eine höhere Ladungstransferfähigkeit im Vergleich zum reinen Material. Elektrokatalytische Techniken des Cu-dotierten In₂S₃ wurden in einem H-Zellen-Reaktor durchgeführt, und der effizienteste Elektrokatalysator wurde für die CO₂-Reduktionsstudie identifiziert. Der Elektrokatalysator, 5 % Cu-dotiertes In₂S₃, kann CO₂ bei −1,331 V vs RHE mit einer Faraday-Effizienz von 34 % für Methanol und 36 % für Formiat reduzieren, und die entsprechenden partielle Stromdichten betragen −11,96 und −10,83 mA/cm². Die bemerkenswerte Stabilität des Elektrokatalysators während eines 50-stündigen Chronoamperometrie-Tests illustriert weiter die hervorragende Effizienz des Elektrokatalysators. Dichtefunktionaltheorie- (DFT) basierte Berechnungen wurden verwendet, um die Zustandsdichte (DOS) von reinem In₂S₃ und 5 % Cu-dotiertem In₂S₃-Katalysator sowie die freien Energien der Zwischenprodukte für die Erzeugung verschiedener kohlenstoffbasierter Produkte zu berechnen.