Synergistic Catalysis in Fe─In Diatomic Sites Anchored on Nitrogen‐Doped Carbon for Enhanced CO2 Electroreduction

双原子分子 催化作用 碳纤维 氮气 兴奋剂 材料科学 无机化学 化学 物理化学 有机化学 分子 复合数 光电子学 复合材料
作者
Dapeng Meng,Jingxuan Zheng,Junxin Guo,Anyu Zhang,Zhao Wang
出处
期刊:Small [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/smll.202408146
摘要

Diatomic catalysts are promising for the electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) due to their maximum atom utilization and the presence of multiple active sites. However, the atomic-scale design of diatomic catalysts and the elucidation of synergistic catalytic mechanisms between multiple active centers remain challenging. In this study, heteronuclear Fe─In diatomic sites anchored on nitrogen-doped carbon (FeIn DA/NC) are constructed. The FeIn DA/NC electrocatalyst achieves a CO Faradaic efficiency exceeding 90% across a wide range of applied potentials from -0.4 to -0.7 V, with a peak efficiency of 99.1% at -0.5 V versus the reversible hydrogen electrode. In situ, attenuated total reflection surface-enhanced infrared absorption spectroscopy and density functional theory calculations reveal that the synergistic interaction between Fe and In diatomic sites induce an asymmetric charge distribution, which promote the adsorption of CO2 at the Fe site and lowered the energy barrier for the formation of *COOH. Moreover, the unique Fe─In diatomic site structure increase the adsorption energy of *OH through a bridging interaction, which decrease the energy barrier for water dissociation and further promoted CO2RR activity.
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