Nuovi progressi nello studio della riduzione elettrocatalitica efficiente dell'anidride carbonica
Recentemente, lo State Key Laboratory of Catalysis of Dalian Institute of Chemical Physics, l'Accademia cinese delle scienze Bao Xinhe e il team di Wang Guoxiong hanno compiuto nuovi progressi nella ricerca della riduzione elettrocatalitica ad alta efficienza del biossido di carbonio.I relativi risultati sono stati pubblicati su Energy Environ.Sci.
La riduzione elettrocatalitica dell'anidride carbonica (CO2RR) può realizzare contemporaneamente la conversione e l'utilizzo dell'anidride carbonica e lo stoccaggio efficiente di elettricità pulita rinnovabile, che favorisce la costruzione di una rete sostenibile di riciclaggio delle risorse di carbonio. Negli ultimi anni, il gruppo di ricerca ha condotto uno studio sistematico unico e approfondito sulla riduzione elettrocatalitica della CO2 dal punto di vista della catalisi e ha ottenuto una serie di risultati di ricerca su catalizzatori a base di nano-Pd, interfacce metallo-ossido, ecc. , migliorando significativamente l'elettrocatalisi della CO2. La selettività, l'attività e la stabilità della riduzione (J. Am. Chem. Soc., Chem. Sci., J. Am. Chem. Soc., ACS Catal., Angew. Chem. Int. Ed.).
I compositi metallo-azoto-carbonio di transizione sono un materiale elettrocatalitico che dovrebbe sostituire i metalli nobili. Il gruppo di ricerca si è recentemente concentrato sulla preparazione controllata di tali materiali e sulle loro proprietà elettrocatalitiche (Energy Environ.Sci., Nano Energy, ACS Catal). .). Precedenti studi hanno dimostrato che i compositi metallo di transizione-azoto-carbonio possono ridurre la CO2 mediante riduzione elettrocatalitica per produrre CO, ma all'aumentare del potenziale eccessivo, la corrente della reazione competitiva di evoluzione dell'idrogeno (HER) aumenta drasticamente, determinando un rapido declino dell'efficienza di Faraday della CO . Ottieni un'elevata densità di corrente di CO. Pertanto, raggiungere un'elevata densità di corrente di CO2RR ed efficienza faradaica allo stesso tempo è una sfida importante per i compositi metallo di transizione-azoto-carbonio.
In questo studio, il team è riuscito a preparare un materiale di carbonio poroso drogato con Ni-N che è monodisperso mediante pirolisi di uno scheletro di imidazolo di zeolite bimetallico di zinco/nichel (ZIF-8). Le specie Ni caricano fino al 5,44% in peso. Su questo catalizzatore Ni-N, l'efficienza di CO Faradaic è stata mantenuta tra il 92,0% e il 98,0% nell'ampio intervallo di potenziale da -0,53 V a -1,03 V (rispetto a RHE). La densità di corrente CO è aumentata con il sovrapotenziale, in -1,03 V (rispetto a RHE) ha raggiunto 71,5±2,9 mA/cm 2 . I risultati della caratterizzazione e gli esperimenti comparativi mostrano che il Ni-N insaturo di coordinazione è il sito attivo; i calcoli della teoria del funzionale della densità rivelano inoltre che CO2RR è più probabile di HER nella posizione NiN2V2 (V sta per posto vacante). Si ipotizza che NiN2V2 possa essere il bit attivo di CO2RR. . Dunque,"altalena"effetto limite di selettività CO2RR e velocità di reazione su compositi metallo di transizione-azoto-carbonio.
Il suddetto lavoro di ricerca è stato finanziato dalla National Natural Science Foundation of China, dal National Key R&D Program, dal DMTO e dai progetti pilota dell'Accademia cinese delle scienze.