使用宿主-客人化学来检查孔隙性和催化剂支持相互作用对CO2₂减排的影响

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
• 纳米技术 纳米技术

背景情况:

• 金属氨酸电催化剂对于二氧化碳减排至关重要.
• 了解分子多孔性和碳纳米材料相互作用的作用是优化催化剂性能的关键.

研究的目的:

• 调查分子多孔性和与碳纳米材料的相互作用如何影响双氨酸纳米电催化剂的二氧化碳减排活性.
• 评估金属氨酸纳米及其宿主-客体复合物与富勒的性能,以减少二氧化碳排放.

主要方法:

• 合成双氨酸纳米 (M2BiCage,M=FeCl,Co,Zn) 及其与C60和C70的宿主-客体复合体.
• 在碳黑上吸附纳米,形成电催化油墨.
• 对二氧化碳减排活动的电化学评估,包括电流密度,超潜能,法拉第效率和周转频率.

主要成果:

• 在碳黑上吸附的纳米,即使在高负载下,也提供了对金属部位的高可达性 (≈50%).
• FeCl2BiCage-C70复合体在低超电位 (520 mV) 时表现出高电流密度 (>13.5 mA cm-2),CO形成的法拉第效率≥95%.
• Co2BiCage在520mV的超电位下显示了高转变频率 (≈1300h-1),具有90%的法拉第效率.
• 用C60或C70阻塞纳米孔通常会改善FeCl2BiCage的催化性能,但对Co2BiCage有很小的影响.

结论:

• 双氨酸纳米的催化特性不仅仅归因于它们的内部孔隙.
• 观察到的性能提升并不是由于电子转移率的增加或金属与富勒烯的直接相互作用.
• 双氨酸纳米,特别是当与富勒伦复合时,代表了有效的电催化剂,用于将二氧化碳减少为二氧化碳.