効率的なCO₂電子還元のための原子的に分散した場所へのニッケルナノ粒子の導かれた構造的進化

科学分野:

• 電気化学
• 材料科学
• キャタリシス

背景:

• 電気化学によるCO2削減 (CO2RR) は,有望な炭素利用戦略です.
• CO2RRに対する触媒の選択性と活性を改善することは,依然として重要な課題です.

研究 の 目的:

• 強化されたCO2RRをCOにするための新しいNi/NC触媒を開発し,特徴づけること.
• 電気化学的活性化中の触媒の構造的進化と活性部位のダイナミクスを調査する.

主な方法:

• 粉砕-熱分解によるNi/NC触媒の合成
• Ar 大気下での電気化学的活性化
• XPS,AC-STEM,EXAFS,およびインサイトラーマン光譜を用いた特徴付け.

主要な成果:

• 電気化学的活性化により,Ni粒子は単原子のNiサイト (Ni-Nx) に変換される.
• RHEに対して -0.8 Vで ~90% の CO ファラダイク効率で ~60 mA cm-2 の電流密度を達成した.
• 加速された電荷移転,好ましい動力学, 24時間動作の安定性を示した.

結論:

• Ni活性サイトのダイナミックな変換は,高性能のCO2RRに不可欠です.
• 開発された触媒は,効率的で選択的なCO2をCOに変換するための有望な経路を提供します.
• CO2利用のための高度な移行金属触媒の設計のための洞察を提供します.