Hierarchical Ni/N/C Single‐Site Catalyst Achieving Industrial‐Level Current Density and Ultra‐Wide Potential Plateau of High CO Faradic Efficiency for CO2 Electroreduction

材料科学 催化作用 介孔材料 化学工程 高原(数学) 纳米技术 可再生能源 电流密度 有机化学 数学分析 化学 物理 数学 量子力学 工程类 电气工程
作者
Yiqun Chen,Junru Zhang,Jingyi Tian,Yue Guo,Fengfei Xu,Yan Zhang,Xizhang Wang,Lijun Yang,Qiang Wu,Zheng Hu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:33 (20) 被引量:13
标识
DOI:10.1002/adfm.202214658
摘要

Abstract The practical applications of CO 2 electroreduction to CO driven by renewable electricity should simultaneously meet the requests of industrial‐level CO partial current density (J CO ) at least 100 mA cm −2 , wide potential window of high CO faradic efficiency (FE CO ), and low cost. Herein, a new strategy is reported to construct porous hierarchical Ni/N/C single‐site catalyst with excellent catalytic activity via coating Ni‐containing ZIF‐8 on mesostructured basic magnesium carbonate template followed by pyrolysis. The abundant micropores facilitate the formation of numerous edge‐hosted Ni‐N 4 sites with high intrinsic activity, and the interconnected macro/mesopores much promote CO 2 delivery and CO release for the full expression of intrinsic activity. Consequently, the catalyst exhibits the industrial‐level J CO of 105–462 mA cm −2 at the potential range of −0.6∼−1.3 V with ultra‐wide high FE CO plateau (>90%@−0.4∼−1.3 V), showing great promise for practical application. This study provides a general synthetic strategy to explore high‐performance hierarchical M/N/C electrocatalysts.
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