大学化学 >> 2025, Vol. 40 >> Issue (7): 336-344.doi: 10.12461/PKU.DXHX202412070

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Ag掺杂CuO和电解液中碘离子双调控促进电催化CO2还原——推荐一个综合化学实验

周夕婷, 韩志鹏, 张欣蕾, 朱诗萱, 车铖, 徐亮, 孙振宇, 郝磊端, 杨志宇   

  1. 北京化工大学化学工程学院, 北京 100029
  • 收稿日期:2024-12-11 录用日期:2025-02-17 发布日期:2025-07-01
  • 通讯作者: 徐亮, 孙振宇 E-mail:xl@buct.edu.cn;sunzy@mail.buct.edu.cn
  • 基金资助:
    北京化工大学2024年研究生教育教学改革项目(G-PT-202405)；北京化工大学化学工程学院课程建设项目(HG-ZDJS-202408)；北京化工大学2024年本科研究性教学示范课程项目；北京化工大学2024年本科全英文课程建设项目；国家自然科学基金(22302006)；国家资助博士后研究人员计划(GZB20230049)；中央高校基本业务费(BH202402)

Dual Modulation via Ag-Doped CuO Catalyst and Iodide-Containing Electrolyte for Enhanced Electrocatalytic CO2 Reduction to Multi-Carbon Products: A Comprehensive Chemistry Experiment

Xiting Zhou, Zhipeng Han, Xinlei Zhang, Shixuan Zhu, Cheng Che, Liang Xu, Zhenyu Sun, Leiduan Hao, Zhiyu Yang   

  1. College of Chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China
  • Received:2024-12-11 Accepted:2025-02-17 Published:2025-07-01
  • Contact: Liang Xu, Zhenyu Sun E-mail:xl@buct.edu.cn;sunzy@mail.buct.edu.cn

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摘要： 本实验针对电催化CO2还原反应，设计了一个利用催化剂和电解液双调控策略促进生成多碳(C2+)化合物的实验。该实验设计合成了Ag掺杂CuO(Ag-CuO)作为催化剂，对不同卤素阴离子引入的KHCO3阴极电解液进行筛选，在H型电解池中利用三电极测试系统进行性能分析。通过考察施加电位、催化剂第二组分(Ag)掺杂、卤素电解液种类和浓度对催化反应性能的影响，筛选出最佳反应体系。本实验内容包含无机化学、物理化学、分析化学等多学科知识和实验操作，在加强学生对化学基础知识理解的同时，培养学生化学类专业核心素养、科学思维以及科研创新能力，提升学生能动性，符合新时代学科发展要求。

关键词: 铜基催化剂, 卤素电解液, 电催化, CO2, 多碳产物

Abstract: This study presents a dual-regulation strategy combining catalyst modification and electrolyte engineering to promote CO2 electroreduction toward multi-carbon (C2+) products. We synthesized Ag-doped CuO (Ag-CuO) catalysts and systematically evaluated their performance in KHCO3 electrolytes containing various halide anions using a three-electrode H-cell configuration. The experimental design investigates the synergistic effects of applied potential, Ag doping concentration, and halide species/concentration on catalytic performance. This interdisciplinary experiment integrates fundamental concepts and techniques from inorganic, physical, and analytical chemistry. Beyond reinforcing core chemical principles, it cultivates essential competencies including scientific reasoning, research innovation, and self-directed learning-attributes crucial for chemistry education in the contemporary research landscape.

Key words: Copper-based catalyst, Halide electrolyte, Electrocatalysis, Carbon dioxide, Multi-carbon products