对Pd-Cu Janus纳米晶体进行动力控制的合成,其表面结构和对CO2减少的催化活性得到增强
Zhiheng Lyu1, Shangqian Zhu2, Lang Xu3
1School of Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of Technology, Atlanta, Georgia 30332, United States.
Journal of the American Chemical Society
|December 28, 2020
概括
我们开发了一种新方法来制造-铜 (Pd-Cu) Janus 纳米晶体以实现高效的二氧化碳 (CO2) 电解. 这些双金属催化剂对C2+产品具有很高的选择性,为二氧化碳转化提供了有前途的途径.
科学领域:
- 材料科学
- 纳米技术
- 催化剂
背景情况:
- 由于协同电子和几何效应,双金属纳米晶体比单金属晶体具有更好的催化性能.
- 控制双金属纳米晶体的形状和组成对于优化它们的催化活性至关重要.
研究的目的:
- 为控制形状的铜 (Pd-Cu) Janus 纳米晶体开发一种简单的合成方法.
- 研究这些Pd-Cu Janus纳米晶体的催化活性,以电化学减少二氧化碳 (CO2).
主要方法:
- 使用Pd双面种子和用葡萄糖作为减少剂的Cu (II) 前体进行选址生长.
- 控制的降解速率以实现不同的Janus纳米晶体形态 (五边形二面体,十面体,截断的二面体).
- 电化学二氧化碳减排实验和密度功能理论 (DFT) 研究.
主要成果:
- 通过控制降解速率,成功合成了具有不同形状的Pd-Cu Janus纳米晶体 (五边形二面体,十面体,截断的二面体).
- 对二氧化碳的高催化活性,与C2+产品的可逆电极 (RHE) 相比,产生电位为-0.7V.
- 对于 - 1.0 V RHE 的 C2+ 产品,已显示出接近 51.0% 的平均效率,这归因于从 Pd 到 Cu 站点的 CO 溢出.
结论:
- 合成的Pd-Cu Janus纳米晶体是二氧化碳电还原的有效催化剂,促进了C2+产品的形成.
- 纳米晶体的独特结构,元素分离和双边界有助于其增强的催化性能.
- 这项工作为高级催化应用的双金属纳米晶体的合理设计提供了洞察力.
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