DOI: 10.1016/j.electacta.2022.141500

电化学CO2还原（e-CO2RR）成有价值的化学品被认为是实现碳中性经济的一种很有前景的方法。因此，开发简单且可扩展的电合成方法以制备具有高活性和选择性的电催化剂具有重要意义。在这项工作中，研究者开发了一种简单且可扩展的电合成方法，以制备核壳结构的聚苯胺|金纳米颗粒纳米纤维（nanoPANI|Au），作为e-CO2RR的有效电催化剂。深入研究了nanoPANI|Au的生长机制，发现用于电合成nanoPANI|Au的外加电流在决定沉积的聚苯胺和金的结构、尺寸和电化学有效表面积（ECSA）方面起着关键作用。在最佳条件下，所制备的nanoPANI|Au对e-CO2RR生成CO具有较高的选择性（法拉第效率：70.0±2.1%），在NaHCO3（0.1M）中，当过电位为0.59V时，转换频率高达0.40±0.02/s，CO质量活性为5.67±0.31A/g。总之，这项工作为制备核壳结构的导电聚合物金属纳米颗粒作为e-CO2RR的电催化剂开辟了一条新的途径。

图1.用不同Idep-1制备的PANI电极的SEM图像（a：0.1mA/cm2，b：0.5mA/cm2，c：1.0mA/cm2，d：5.0mA/cm2）。比例尺：5μm。

图2.用不同Idep-2制备的nanoPANI|Au电极的SEM图像（a：-0.5mA/cm2，b：-1.0mA/cm2，c：-5.0mA/cm2，d：-10.0mA/cm2）。比例尺：1μm。

图3.（a）nanoPANI（i）和用不同Idep-2制备的nanoPANI|Au电极的拉曼光谱和（b）XRD图（ii：-0.5mA/cm2，iii：-1.0mA/cm2，iv：-5.0mA/cm2，v：-10.0mA/cm2）。

图4.（a）在Idep-2=-5.0mA/cm2下制备的nanoPANI|Au电极的TEM和（b）HRTEM图像。（b）中的插图为SAED图谱。（c-e）c（c）、N（d）和Au（e）元素的EDS元素映射图像。

图5.（a）在CO2饱和的NaHCO3（0.5M）溶液中于-0.7V（vs.RHE）下进行2h CPEs获得的SPCE|Au（i）和不同Idep-2制备的nanoPANI|Au的电流瞬变，（b）生成产物的法拉第效率（FE），以及（c）CO质量活性和CO生成速率（RCO）（ii：-0.5mA/cm2，iii：-1.0mA/cm2，iv：-5.0mA/cm2，v：-10.0mA/cm2）。

图6.（a）在CO2饱和的NaHCO3溶液中于不同外加电位下进行2h CPEs后获得的nanoPANI|Au（Idep-2=-5.0mA/cm2）电极的jtotal，（b）jCO，（c）jH2，（d）FECO，（e）RCO，以及（f）TOFECSA和CO质量活性（i：0.5M，ii：0.1M）。

图7.（a）在CO2饱和的NaHCO3溶液（0.1M）中于-0.7V（vs.RHE）下进行12h CPEs记录的nanoPANI|Au（Idep-2=-5.0mA/cm2）电极的FECO和电流瞬态以及（b）RCO。