构建原子分散的Ni-Mn催化剂,用于在广泛的潜在窗口上进行电化学CO2减少
Hui-Li Guo1, Yi-Hong Liu1, Li-Xiao Wang1
1Henan Key Laboratory of Polyoxometalate Chemistry, College of Chemistry and Molecular Sciences, Henan University, Kaifeng 475004, PR China.
Journal of colloid and interface science
|January 7, 2025
概括
在化碳上的一种新型二原子-催化剂显著增加了电化学二氧化碳 (CO2) 减少. 这种双站点催化剂克服了单原子的局限性,实现了高效率和稳定性,用于二氧化碳转化.
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 (SAC) 为电化学二氧化碳转化提供高原子效率.
- 克服中间产品之间的扩展关系仍然是SAC面临的挑战.
- 双原子催化剂为增强催化活性提供了一个有希望的策略.
研究的目的:
- 开发和研究一种孤立的二元原子Ni-Mn双位点催化剂,该催化剂在化碳 (Ni-Mn-NC) 上,用于减少二氧化碳.
- 为了评估Ni-Mn-NC催化剂的电催化性能,效率和稳定性.
- 用密度函数理论 (DFT) 的计算来阐明催化机制.
主要方法:
- 在化碳支上合成Ni-Mn双位点催化剂.
- 电化学表征,包括在流电池中进行二氧化碳减排试验.
- 法拉第克效率 (FECO) 测量在一系列的潜力.
- 长期稳定性测试.
- 密度函数理论 (DFT) 计算以研究反应机制.
主要成果:
- Ni-Mn-NC 催化剂在 -0.6 到 -1.4 V 与 RHE 之间实现了超过 90% 的 CO 法拉代克效率 (FECO).
- 在流量电池中,在325 mA cm-2的高电流密度下,观察到近100%的FECO.
- 催化剂表现出极好的长期稳定性,保持FECO在96%以上超过14小时.
- DFT研究表明Ni-Mn位点之间的协同作用,降低*COOH中间体形成的激活能量.
结论:
- 隔离的二原子Ni-Mn双位点催化剂在电化学CO2减排方面表现出卓越的性能.
- 邻近的Ni-Mn中心之间的协同相互作用是增强催化活性的关键.
- 这种催化剂设计为克服单原子催化剂在二氧化碳转化中的局限性提供了一条可行的途径.
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