将黄金活性部位移植到非贵金属纳米集群以实现高效的CO2到CO电降解
Hoeun Seong1, Yongsung Jo1, Vladimir Efremov2
1Department of Chemistry, Yonsei University, Seoul 03722, Republic of Korea.
Journal of the American Chemical Society
|January 19, 2023
概括
研究人员通过将黄金移植到纳米集群中开发了一种新的电催化剂. 这种金催化剂有效地将二氧化碳 (CO2) 转化为一氧化碳 (CO),具有高活性和耐久性.
科学领域:
- 材料科学
- 电化学
- 催化剂
背景情况:
- 电催化二氧化碳减排 (CO2RR) 对可持续化学至关重要.
- 黄金 (Au) 表面促进CO2RR,但由于未充分利用原子,其质量活动较低.
- (Ni) 纳米集群 (NC) 是已知的催化剂,但缺乏对CO2RR的选择性.
研究的目的:
- 为CO2RR设计一个高效的电催化剂.
- 在纳米集群中研究原子级黄金移植的作用.
- 了解改造的纳米集群催化剂中的选择性.
主要方法:
- 在原子水平上将Au活性位点移植到Ni4纳米集群中.
- 对减少二氧化碳的电催化性能测试
- 进行操作和理论研究以阐明反应机制.
主要成果:
- 4NC只产生H2,而AU移植的4NC选择性地产生了超过H2的CO.
- 已移植的NC中的au位点被确定为CO2到CO电还原的活性位点.
- 经过Au移植的NC在0.32V时表现出高周转频率 (206molCO/molNC/s) 和质量活性 (25,228A/gAu).
- 在25小时的CO2RR中观察到优异的耐用性.
结论:
- 在原子水平上将Au移植到Ni4NC中,可产生高活性和选择性的CO2RR电催化剂.
- 位被二氧化碳中间体阻,而位则促进二氧化碳转化为碳.
- 这种策略显著提高了二氧化碳减少到二氧化碳的质量活动和耐用性.
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