超声波喷涂铜基催化剂 ：赋能CO₂精准电催化制甲醇
双碳目标下，CO₂资源化利用成为破解能源与环境难题的关键路径。其中，CO₂电催化还原制甲醇因产物易储存、用途广泛等优势备受关注。铜基催化剂是该领域的核心材料，但传统制备方法常导致活性位点分布不均、电子传导受阻，制约了甲醇转化的选择性与效率。超声波喷涂技术的应用，为铜基催化剂的精准构筑提供了新方案，显著提升了CO₂到甲醇的“定向”转化能力。
超声波喷涂技术的核心优势在于实现催化剂膜层的均匀可控沉积。与传统涂覆方式相比，其通过高频超声波振动将铜基催化剂浆料雾化成粒径均一的微米级液滴，这些液滴在电场作用下精准附着于电极基底，形成厚度均一、孔隙结构合理的催化膜。这种均匀性避免了传统制备中“热点区域”的形成，减少了H₂、CO等副产物的生成，让CO₂转化更聚焦于甲醇路径。实验数据显示，采用该技术制备的催化剂膜层厚度偏差可控制在5%以内，活性位点暴露量提升30%以上。
催化剂的组分调控是实现精准转化的另一关键。超声波喷涂过程中，可通过实时调节浆料浓度、喷涂速率与基底温度，精准控制铜基催化剂中活性组分的分布与晶相结构。例如，在铜基催化剂中引入锌、锡等辅助元素时，该技术能确保掺杂元素与铜颗粒均匀融合，形成稳定的合金相，优化催化剂表面电子结构。这种精准调控使CO₂分子在催化剂表面的吸附与活化路径更可控，显著降低了甲醇生成的能垒，将甲醇法拉第效率提升至55%以上。
界面接触性能的优化进一步强化了转化的精准性。超声波喷涂形成的催化膜与电极基底结合紧密，有效减少了界面电阻，加速了电子传递效率。同时，膜层中丰富的微孔结构为电解液渗透与产物脱附提供了充足通道，避免了产物在催化剂表面的堆积中毒。在连续电催化测试中，该催化剂体系可稳定运行100小时以上，甲醇产率衰减率低于8%，展现出优异的工业应用潜力。
超声波喷涂技术与铜基催化剂的结合，从制备工艺层面破解了CO₂电催化制甲醇的精准性难题。其通过膜层均匀性控制、组分精准调控与界面性能优化，构建了高效定向的催化体系。随着该技术的不断完善，未来可结合理论计算进一步优化喷涂参数与催化剂组分，实现甲醇转化效率与选择性的双重突破，为CO₂资源化利用提供更具竞争力的技术支撑。
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