Boron‐Doped Nickel–Nitrogen–Carbon Single‐Atom Catalyst for Boosting Electrochemical CO2 Reduction

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作者
Jian Song,Lei Xue,Jiali Mu,Jingwei Li,Xiangen Song,Yan Li,Yunjie Ding
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (52) 被引量:10
标识
DOI:10.1002/smll.202305666
摘要

Abstract Tuning the coordination environment of the metal center in metal–nitrogen–carbon (M–N–C) single‐atom catalysts via heteroatom‐doping (oxygen, phosphorus, sulfur, etc.) is effective for promoting electrocatalytic CO 2 reduction reaction (CO 2 RR). However, few studies are investigated establishing efficient CO 2 reduction by introducing boron (B) atoms to regulate the M–N–C structure. Herein, a B‐C 3 N 4 self‐sacrifice strategy is developed to synthesize B, N co‐coordinated Ni single atom catalyst (Ni‐BNC). X‐ray absorption spectroscopy and high‐angle annular dark field scanning transmission electron microscopy confirm the structure (Ni‐N 3 B/C). The Ni‐BNC catalyst presents a maximum CO Faradaic efficiency (FE CO ) of 98.8% and a large CO current density ( j CO ) of −62.9 mA cm −2 at −0.75 and −1.05 V versus reversible hydrogen electrode, respectively. Furthermore, FE CO could be maintained above 95% in a wide range of potential windows from −0.65 to −1.05 V. In situ experiments and density functional theory calculations demonstrate the Ni‐BNC catalyst with B atoms coordinated to the central Ni atoms could significantly reduce the energy barrier for the conversion of *CO 2 to *COOH, leading to excellent CO 2 RR performance.
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