在石墨烯纳米丝中嵌入单个Ni原子,用于高性能CO2降低CO
Shilei Zhang1,2, Pengtao Yue1,2, Yue Zhou1,2
1Key Laboratory of Low-grade Energy Utilization Technologies and Systems, Chongqing University, Ministry of Education, Chongqing, 400044, China.
Small (Weinheim an der Bergstrasse, Germany)
|June 28, 2023
概括
这项研究在石墨烯纳米带上引入了增强的单原子催化剂 (SAC),以实现高效的电化学二氧化碳减排 (CO2 RR). 新的结构提高了工业应用的活性和导电性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 单原子催化剂 (Ni SACs) 显示出减少二氧化碳 (CO2 RR) 的希望.
- 在Ni SAC中平衡活性和导电性是具有挑战性的,因为基质的限制.
- 优化催化剂结构对于高效的二氧化碳转化至关重要.
研究的目的:
- 为了提高Ni SACs对CO2的内在性能,RR.
- 开发一种用于合成具有提高导电性和活性的Ni SACs的方法.
- 探索定在石墨烯纳米带 (GNRs) 上的Ni SACs在工业应用中的潜力.
主要方法:
- 通过解压碳纳米管 (CNTs) 来合成准一维的石墨烯纳米带 (GNRs).
- 将Ni原子固定在GNR上以形成Ni-N4-C活性位点.
- 评估H电池和膜电极组件 (MEA) 流电池中的催化剂性能.
主要成果:
- 在H电池中实现了44mAcm-2的CO部分电流密度和96%的CO (FECO) 在-1.1V与RHE的法拉达效率.
- 在一个MEA流电池中,在200mA cm-2处证明了95%的FECO和2.4V电池电压.
- 该GNR基板提供了高导电性,并形成一个多孔的框架,促进高原子负载.
结论:
- 在GNR上开发的Ni SAC表现出高活性和对CO2RR的选择性.
- 理性设计策略解决了在Ni SAC中平衡活动和导电性的挑战.
- 这种方法为二氧化碳电还原的工业应用提供了一个有希望的途径.
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