在单壁碳纳米管中的残余Ni NPs的部分热原子化,以实现高效的CO2电还原
Fengwei Zhang1, Han Zhang1, Yang Zhao2
1Institute of Crystalline Materials, Institute of Molecular Science, Key Lab of Materials for Energy Conversion and Storage of Shanxi Province, Key Laboratory of Chemical Biology and Molecular Engineering of Education Ministry, Shanxi University Taiyuan 030006 P. R. China fwzhang@sxu.edu.cn zanwy@sxu.edu.cn shengzhu@sxu.edu.cn.
一种新的催化剂f-SWNTs-650通过电还原有效地将二氧化碳 (CO2) 转化为一氧化碳 (CO). 这种催化剂具有很高的选择性和稳定性,为二氧化碳利用提供了一个有前途的解决方案.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 二氧化碳电还原 (CO2RR) 为将二氧化碳转化为有价值的化学物质提供了一条途径.
- 开发高效和成本效益的电催化剂对于CO2RR至关重要.
- 单壁碳纳米管 (SWNTs) 被探索为催化剂支.
研究的目的:
- 合成和描述一种用于二氧化碳电还原的新型电催化剂.
- 研究用于将二氧化碳转化为二氧化碳的新材料的催化性能.
- 阐明增强的催化活性背后的机制.
主要方法:
- 简单的部分热原子化策略来制备f-SWNTs-650催化剂.
- 电化学表征包括CO2RR性能测试 (法拉第效率,部分电流密度).
- 在现场表征和密度函数理论 (DFT) 计算以了解催化机制.
主要成果:
- f-SWNTs-650催化剂实现了高CO法拉代效率 (FE_CO) 的97.9%和CO部分电流密度 (j_CO) 的-15.6mA cm-2在-0.92V与RHE.
- 催化剂表现出极好的稳定性,在电解48小时后保持FE_CO>95%和j_CO在-10.0 mA cm-2下.
- 纯净的SWNTs主要产生气,而f-SWNTs-650选择性地产生了CO.
结论:
- f-SWNTs-650催化剂在二氧化碳电还原到二氧化碳方面表现出卓越的性能.
- 增强的活性归因于原子分散的NiN4物种和相邻的Ni纳米粒子之间的协同效应.
- 这种协同效应促进了二氧化碳的激活,并降低了限制速率的*COOH中间体形成的能量障碍.
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