用高密度边缘型单原子站点对碳支的层次排序孔工程来提高电化学CO2减少
Chenghong Hu1, Ximeng Hong1, Miaoling Liu1
1Guangdong Provincial Key Laboratory of Fuel Cell Technology, School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou, 510640, P. R. China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|October 3, 2024
概括
这项研究引入了一种创新的方法,用于创建单原子催化剂,具有丰富的边缘部位,用于有效的电化学二氧化碳减排 (CO2RR). 这些催化剂在CO2RR和Zn-CO2电池中表现出卓越的性能.
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:
- 金属催化剂的边缘部位表现出比反应的平面部位更高的活动.
- 合成具有高边缘位密度的单原子催化剂是一个重大挑战.
研究的目的:
- 开发一种方法来构建高密度边缘类型的单原子Ni站点,使用层次有序的孔工程.
- 研究这些催化剂在电化学CO2降解反应 (CO2RR) 和Zn-CO2电池中的应用.
主要方法:
- 基于金属有机框架的材料的层次上有序的孔工程.
- 在具有超薄空洞壁的有序宏孔碳 (Ni/H-OMC) 上建造单原子Ni位点.
- 电化学二氧化碳减排反应 (CO2RR) 测试和Zn-CO2电池性能评估.
- 理论计算以了解催化机制.
主要成果:
- 在一个广泛的潜在窗口中,Ni/H-OMC催化剂在CO2RR中实现了超过90%的法拉第效率.
- 实现了 3.4 × 10^4 h-1 的周转频率,显著优于微孔材料.
- 在Zn-CO2电池中证明了高功率密度 (15.9 mW cm−2) 和稳定性 (>100 h).
- 理论计算表明,边缘部位的富含电子的Ni中心增强了*COOH吸附,从而增加了CO2RR.
结论:
- 层次上有序的孔隙工程有效地创建高密度边缘型单原子站点.
- 开发的Ni/H-OMC催化剂在CO2RR和储能应用中表现出卓越的性能.
- 边缘工程是设计先进的单原子催化剂的一个有希望的策略.
