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Structural construction of Bi-anchored honeycomb N-doped porous carbon catalyst for efficient CO2 conversion

材料科学 甲酸 碳纤维 法拉第效率 催化作用 电催化剂 格式化 化学工程 无机化学 选择性 复合材料 纳米技术 电化学 电极 化学 复合数 工程类 有机化学 物理化学
作者
Huaxin Li,Kelong Ao,Jiapeng Liu,Fenglei Sun,Xianbo Yu,Xiangyang Zhang,Jinhong Shi,Xian Yue,Jinjuan Xiang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:464: 142672-142672 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.cej.2023.142672
摘要

Electrocatalytic CO2 reduction reaction (CO2RR) technology has attracted extensive attention owing to mild reaction conditions, high energy conversion efficiency, and facile adaptability. However, it remains a great challenge for the lack of highly active catalysts and the selectivity of reduction products. Herein, we successfully fabricated the Bi nanoparticles diffused in nitrogen-doped carbon frame catalysts (Bi@NCFs) by an in-situ pyrolysis process. The electrocatalytic test results demonstrate that the Faradaic efficiency of formate (FEHCOOH) of Bi@NCFs catalyst is higher than 79% in the potential range of −0.8~-1.3 V vs. RHE, of which FEHCOOH is as high as 95.70% at −1.0 V vs. RHE. After 48 h stability test, the FEHCOOH still preserves over 81.3%, indicating excellent durability and stability of the catalyst in H-cell. The synergistic effect between the honeycomb-like porous carbon framework and Bi NPs enhance the electrocatalytic activity of the catalyst; on the other hand, nano-scale Bi particles exist on the surface and inside of the porous carbon framework, increasing the active sites for CO2RR. Even under high current in the flow cell, the catalyst exhibits high formic acid selectivity and DFT calculation proves the superiority of formic acid generation. This work provides insights into synthesizing N-doped porous carbon framework supported nano-metal catalysts for CO2RR.
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