電気触媒CO2のPブロックアルミニウム単原子触媒
Zhanshuai Ma1,2, Bingqing Wang1, Xiang Yang1
1State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029, China.
新しいアルミニウム単原子触媒 (Al-NC) は,CO2をCOに効率的に削減し,活動制限を克服します. この土に豊富な触媒は 高い選択性と効率性を示し, 移行金属触媒を上回る.
科学分野:
- 電気化学
- カタリシス
- 材料科学
背景:
- 窒素ドーピングされた炭素の原子的に分散した移行金属サイトは,CO2をCOに電還元するのに有望です.
- *COOH形成または*CO脱吸収に対する高エネルギーバリアは,本質的な活動を制限する重要な課題です.
- このスケーリング関係は触媒の性能を阻害する.
研究 の 目的:
- CO2電還元におけるスケーリング関係を克服する触媒を開発する.
- Al-N4サイトを持つpブロックアルミニウム単原子触媒 (Al-NC) を調査する.
- *COOH形成と*CO脱吸収のための動的障壁を解除することを可能にします.
主な方法:
- 反応中間物質を研究するために,全反射赤外線顕微鏡を用いる.
- 反応運動障壁を検証する理論的シミュレーション
- 流量セルと膜電極組成 (MEA) で電気化学性能試験
主要な成果:
- Al-NC触媒は, *COOH形成と *CO脱吸収に対する適度な反応運動障壁を示した.
- COファラダイク効率 (FE_CO) は,−0.65VとRHEで最大98.76%に達した.
- -0.99VでNi-NCとFe-NCを上回る3.60s^-1の高固有の触媒回転周波数を示した.
- 流量セル (309 mA·cm^-2で93.65%FE_CO) とMEA (605 mAで>85%FE_CO) のコンフィギュレーションで実質的な部分的なCO電流を供給した.
- 低濃度CO2の原料 (240mAで80%以上のFE_COと30%のCO2) で高い性能を維持しています.
結論:
- Al-NC触媒は,CO2電還元における動的障害を効果的に解き放ちます.
- 最先端の移行金属触媒に比べて 優れた内在的活性と選択性を提供しています
- 豊富な土壌と高い性能により,CO2RRの応用において有望な代替手段となります.
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