Các Nanoparticles Hợp Kim CuSn trên Graphene Được Tドop Nitơ cho Phản Ứng Điện xúc tác Giảm CO2

ChemElectroChem - Tập 6 Số 24 - Trang 5951-5957 - 2019
Wei Xiong1,2, Jian Yang3, Ling Shuai4, Yang Hou3, Ming Qiu4, Xinyong Li2, Michael K.H. Leung1
1Ability R&D Energy Research Centre, School of Energy and Environment City University of Hong Kong Kowloon Hong Kong P.R. China
2Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering (Ministry of Education), School of Environmental Sciences and Technology, Dalian University of Technology, Dalian, 116024 P.R. China
3Key Laboratory of Biomass Chemical Engineering of Ministry of Education, College of Chemical and Biological Engineering, Zhejiang University, 310027 Hangzhou, P.R. China
4Institute of Nanoscience and Nanotechnology, College of Physical Science and Technology, Central China Normal University, Wuhan, 430079 P.R. China

Tóm tắt

Tóm tắt Chúng tôi báo cáo một chất xúc tác điện hiệu quả sử dụng kim loại không quý bao gồm Cu và Sn được hỗ trợ trên graphene được doping nitơ (NG) cho phản ứng giảm CO2 trong một dải điện thế rộng. Các hạt nano hợp kim CuSn (NPs) trên NG được chuẩn bị thông qua phương pháp thủy nhiệt, sau đó tiếp tục quá trình nhiệt phân dưới bầu khí nitơ để đạt được sự phân tán đồng đều của các hạt nano hợp kim. Chất xúc tác NG trang trí hạt nano CuSn (tỷ lệ Cu/Sn là 0.175) đã thực hiện giảm điện hóa CO2 thành các sản phẩm C1 với hiệu suất Faradaic (FE) gần 93% ở điện thế dư -1.0 V so với RHE, cao hơn nhiều so với các chất xúc tác Cu và Sn tương ứng, tức là 32% và 58%. Hoạt động xúc tác nâng cao có thể được quy cho sự cộng tác giữa hợp kim CuSn và kim loại Sn. Các kết quả mô phỏng lý thuyết mật độ nguyên lý (DFT) cho thấy rằng các hạt nano hợp kim bimetal CuSn cho phép nhiều nguyên tử H tham gia vào quá trình giảm điện hóa CO2 và thể hiện hiệu suất hấp thụ CO2 được cải thiện. Ngoài ra, hợp kim CuSn có rào cản thấp hơn so với kim loại Sn có thể thúc đẩy quá trình giảm CO2. Nghiên cứu này trình bày chiến lược sử dụng kim loại không quý có chi phí thấp như các xúc tác điện hiệu quả cao cho quá trình giảm CO2 trong nước.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

 

10.1021/cr300463y

10.1002/celc.201600105

10.1002/celc.201800460

10.1002/celc.201801830

 

10.1039/c2ee21234j

10.1021/ja409445p

10.1021/jacs.5b00046

 

10.1002/anie.201608279

10.1016/j.nanoen.2018.04.013

10.1021/acscatal.7b03047

 

10.1126/science.aaf4767

10.1002/cctc.201402128

10.1002/celc.201700517

 

10.1021/jacs.5b08212

10.1002/cssc.201600693

10.1002/cphc.201700716

 

10.1021/ja5031529

10.1002/ange.201807173

10.1002/ange.201703720

10.1002/anie.201703720

10.1002/adma.201701784

 

10.1021/ja3010978

10.1021/ja500328k

10.1021/ja503782w

10.1016/j.apenergy.2015.08.012

10.1039/c3ee41272e

 

10.1002/anie.201601582

10.1002/ange.201601582

10.1073/pnas.1522496112

10.1039/C5EE03694A

10.1038/ncomms12123

 

10.1038/ncomms5948

10.1021/jz3021155

Kim C., 2018, Adv. Mater., 0, 1805617

 

10.1039/C6TA00487C

10.1002/anie.201808964

10.1039/C4TA06608A

 

10.1016/j.jpowsour.2013.12.002

10.1021/jacs.7b03516

10.1021/jp412000j

 

10.1016/j.cej.2016.04.037

10.1021/jacs.7b08607

 

10.1021/acscatal.6b02067

10.1002/anie.201410233

10.1002/ange.201410233

10.1039/C7TA00353F

 

10.1021/acscatal.6b00269

10.1007/s12678-017-0434-2

Zheng X., 2018, Nat. Can., 2, 55

10.1038/s41467-018-07419-z

10.1016/j.apcatb.2018.05.056

10.1021/jacs.6b10435

10.1002/anie.201707098

10.1002/ange.201707098

10.1021/acssuschemeng.5b01336

10.1039/C8TA06826G

10.1039/C8TA10650A

10.1002/celc.201801267

10.1021/ja3030565

10.1002/aenm.201201108

10.1021/nn500880v

10.1002/adfm.201102544

10.1016/j.nanoen.2014.09.022

10.1021/jp502226j

 

10.1039/c3cs60067j

10.1002/anie.201603198

10.1002/ange.201603198

10.1039/C3CS60389J

Thông tin
Thông tin xuất bản

ChemElectroChem

Tập 6 Số 24

5951-5957

Thông tin tác giả