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三校聯合!Nature子刊:FeN/Fe3N實現高效電化學CO2還原
來源: 時間:2023-04-21 14:37:08 瀏覽:3226次

第一作者:殷杰、Jing Jin、Zhouyang Yin和Liu Zhu

通訊作者:殷杰研究員、Xin Du、席聘賢教授和孫守恒教授

通訊單位:蘭州大學、鄭州大學和布朗大學

DOI: 10.1038/s41467-023-37360-9


研究背景

納米金屬氮化物作為新一代CO2電還原催化劑引起了科學家們極大的興趣,然而其在還原條件下的結構活性和穩定性仍然具有局限性。基于此,美國布朗大學孫守恒教授、蘭州大學席聘賢教授和殷杰研究員、鄭州大學Xin Du等人報道了一種制備FeN/Fe3N納米顆粒的方法,可將FeN/Fe3N界面暴露在納米顆粒(NP)表面,以進行高效的電化學CO2還原反應(CO2RR)。該研究證明了一種可靠的界面控制策略,可以提高Fe-N結構對CO2RR的催化效率。


文章要點

1、在FeN/Fe3N界面上分布著Fe-N4和Fe-N2配位,這兩種配位表現出促進CO2還原為CO的催化協同作用。在-0.4 V時,CO法拉第效率(FE)達到98%,在100 h的電解時間內,Fe在-0.4至-0.9 V保持穩定。

2、密度泛函理論(DFT)計算表明,FeN/Fe3N結構具有一個更接近EF能級的d帶中心,其中有豐富的電子可以與反應中間體(CO2ad, COOH*,CO*)結合。這種強相互作用降低了CO2ad向COOH*轉化的ΔG,為降低還原過電位和提高催化效率提供了必要的作用力。


圖文展示

圖1.Fe-N NP的表征

 

圖2.Fe-N NP配位及電子結構表征

 

圖3.FeN/Fe3N催化劑的CO2RR性能

圖4.Fe-N催化劑和CO2RR的原位光譜研究

圖5. DFT計算

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字,很多小語種,有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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