南大Nano Research:F掺杂稳定Fe-N-C催化剂Fe³⁺位点用于提升CO₂ 还原 2023年11月10日 下午10:43 • T, 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 7 南京大学胡征,杨立军和吴强等人报道构建F 掺杂的 Fe-N-C 单位点催化剂(SSCs) ,F的吸电子特性可以稳定 Fe3+ 位点。F掺杂导致FECO-电位曲线从Fe-N-C的“火山型”(−0.4 V时最大值88.2%)转变为Fe-FN-C的“高平台”转变(−0.40 V~-0.60 V宽电位窗口内大于88.5%)。电流密度JCO从Fe-N-C催化的3.24 mA·cm−2提升到Fe-FN-C催化的11.23 mA·cm−2。 DFT计算模拟F掺杂对催化性能改善的作用。构建七个具有或不具有 F 掺杂的面内和边缘 Fe-N4 模型,包括平面承载的 Fe-N4(FeN4-平面)、边缘承载的 FeN4(FeN4-zigzag和 FeN4-armchair)和相应的 F 掺杂的(F1-FeN4-平面和 F2-FeN4-平面;F3 -FeN4-zigzag和 F3-FeN4– armchair)。DFT计算发现,所有模型的CO2RR到CO和竞争HER的限速步骤是*CO脱附和*H吸附/脱附。 与FeN4-平面相比,边缘承载的 FeN4-zigzag 和 FeN4-armchair模型具有较低的 *CO 脱附自由能 (ΔG(*CO)) 以及较高的 *H 吸附/脱附自由能 (ΔG(*H)) -托管 FeN4 平面模型,表明边缘缺陷对提高 CO2RR 到 CO 和抑制竞争 HER 的重要作用。重要的是,F掺杂后,边缘承载的F3-FeN4-zigzag和F3-FeN4-armchair比相应的未掺杂FeN4-zigzag和FeN4-armchair具有更低的ΔG(*CO)和更高的ΔG(*H)。 此外,与相应的未掺杂的平面FeN4相比,平面承载的 F1-FeN4 平面和 F2-FeN4 平面同样具有更低的 ΔG(*CO) 和更高的 ΔG(*H)。以上结果表明F 掺杂可以促进 CO2RR 转化为 CO 并抑制竞争性 HER。其中,F3-FeN4-zigzag表现出最低的 ΔG(*CO) 和相当高的 ΔG(*H)。因此是最活跃的 Fe-N4 位点,可加速限速步骤 *CO 解吸以增强 CO2RR 和屏蔽电解质中的H+用于抑制竞争性 HER。综上,吸电子 F 掺杂降低ΔG(*CO) 以增强 CO2RR生成CO 并提高 ΔG(*H) 以抑制竞争 HER。 Yiqun Chen, Guochang Li al. Boosting faradaic efficiency of CO2 electroreduction to CO for Fe-NC single-site catalysts by stabilizing Fe3+ sites via F-doping. Nano Research. 2022 https://doi.org/10.1007/s12274-022-4441-0 原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/11/10/dea922c76d/ 催化 赞 (0) 0 0 生成海报 相关推荐 Angew.:富氧空位的TiO2@Pt簇实现高效酸性环境下的析氢 2023年10月10日 华南师大/鲁汶大学Matter:低费米能级集流体实现无负极锂金属电池 2024年2月19日 “试错”到“一键筛选”!天津大学巩金龙教授最新Nature Nanotechnology! 2024年1月23日 上硅所Nano Research:金属有机骨架的原位转化并用于电催化析氧 2022年10月17日 兰大/港理工Small:Ni-O-Ir增强电子转移,提高LaNi1-xIrxO3的析氧反应活性 2023年10月7日 王星辉/官操Nano Lett.:MOF衍生的双功能Co0.85Se纳米颗粒实现高性能锂硫电池 2023年10月15日 发表回复 请登录后评论...登录后才能评论 提交