缺陷在石墨烯纳米网上定单个原子锡位,用于增强CO2电还原到CO的电还原
Jianguo Wu1, Guiyue Bi2, Tianyu Zhang1
1Beijing Key Lab for Source Control Technology of Water Pollution, College of Environmental Science and Engineering, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China; Engineering Research Center for Water Pollution Source Control & Eco-remediation, College of Environmental Science and Engineering, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China.
这项研究引入了有缺陷的石墨烯纳米网与单个原子锡-部位,以有效地将二氧化碳电还原为一氧化碳. 新的催化剂显示出高活性和选择性,克服了二氧化碳利用方面的重大挑战.
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:
- 对于二氧化碳利用而言,高效的二氧化碳 (CO2RR) 到一氧化碳 (CO) 的电降解电催化剂至关重要.
- 在碳支上开发单原子催化剂 (SAC) 在实现高活性和选择性方面存在挑战.
研究的目的:
- 开发一种新型催化剂,使用有缺陷的等级多孔石墨烯纳米网来定单个原子锡位 (A-Sn-NGM) 以增强CO2RR.
- 研究A-Sn-NGM用于CO2电还原到CO的催化性能和机制.
主要方法:
- 合成有缺陷的等级性多孔石墨烯纳米网.
- 在石墨烯纳米网上固定单个原子锡-位.
- CO2RR活动的电化学表征,包括法拉第效率 (FECO) 和周转频率 (TOF).
- 密度功能理论 (DFT) 计算以阐明反应机制和活性位点.
主要成果:
- 合成的A-Sn-NGM表现出显著的CO2RR活性,最高FECO为98.7%,TOF为5117.4h-1在-0.6V (相对于RHE).
- 增强的催化性能归因于A-Sn-NGM的表面粗度和内在活性增加.
- DFT的计算显示,Sn-Nx位点附近的碳缺陷抑制了演化反应 (HER) 并降低了*COOH中间体形成的能量屏障.
结论:
- 设计有缺陷的碳支是一种有效的策略,可以提高单原子催化剂的CO2RR性能.
- A-Sn-NGM催化剂显示出有效和选择性的二氧化碳电还原到二氧化碳的巨大潜力.
- 这项工作为设计用于可持续二氧化碳转换的先进催化剂提供了一条途径.
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