具有CuNi位点的金属间化合物,用于提高电化学CO2转换的选择性
Ruirui Yun1, Beibei Zhang1, Changsong Shi1
1The Key Laboratory of Functional Molecular Solids Ministry of Education, Anhui Carbon Neutrality Engineering Center, College of Chemistry and Materials Science, Anhui Normal University, Wuhu 214001, P. R. China.
一种新的CuNi金属间催化剂在N-化碳上增强了电化学CO2减排,实现了高选择性,比竞争中的进化更适合CO2生产. 这种协同催化剂设计提供了卓越的性能和耐用性.
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:
- 电化学二氧化碳还原反应 (EC-CO2RR) 的单金属位点 (SMS) 催化剂由于竞争的演化反应 (HER) 而遭受低反应性和选择性.
- 开发高效和选择性催化剂对于将二氧化碳转化为有价值产品至关重要.
研究的目的:
- 设计和制造一种新的金属间CuNi催化剂,支持N-化碳,用于增强EC-CO2RR.
- 研究邻近的Cu和Ni站点之间的协同效应,以提高二氧化碳减排的选择性和活动.
- 展示使用牺牲性金属有机框架 (MOF) 的多金属催化剂的一般制造策略.
主要方法:
- 通过牺牲双金属合MOF,精确地制造N合碳基板,用金属间CuNi颗粒装饰.
- 对减少二氧化碳的CuNi/NC催化剂进行电化学评估,包括活性,选择性和耐久性测试.
- 与单金属位点催化剂 (Cu/NC 和 Ni/NC) 的比较.
- 理论计算 (例如,DFT) 以阐明反应机制和协同效应.
主要成果:
- 与SMS催化剂相比,CuNi/NC催化剂显著提高了CO2的电减.
- 实现了对CO的优越选择性,法拉第效率在广泛的电位范围 (0.6-1.0V与RHE) 上超过90%,在0.6V与RHE时达到98%.
- 证明了CuNi/NC催化剂的优异耐用性.
- 理论计算证实,邻近的Cu激活了Ni位点,促进了COOH*中间体的形成并增强了CO的选择性.
结论:
- 在N-化碳上的金属间CuNi催化剂有效地抑制了HER,并促进了选择性CO2-CO转化.
- 和位之间的相邻协同效应是提高催化性能的关键.
- 牺牲MOF模板制造方法为制造先进的多金属催化剂提供了一种多功能途径.
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