Synergetic effect of nitrogen-doped carbon catalysts for high-efficiency electrochemical CO2 reduction

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作者
Chuhao Liu,Yue Wu,Jinjie Fang,Ke Yu,Hui Li,Wen-Jun He,Weng‐Chon Cheong,Shoujie Liu,Zheng Chen,Jing Dong,Chen Chen
出处
期刊:Chinese Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:43 (7): 1697-1702 被引量:12
标识
DOI:10.1016/s1872-2067(21)64006-8
摘要

The use of carbon-based materials is an appealing strategy to solve the issue of excessive CO2 emissions. In particular, metal-free nitrogen-doped carbon materials (mf-NCs) have the advantages of convenient synthesis, cost-effectiveness, and high conductivity and are ideal electrocatalysts for the CO2 reduction reaction (CO2RR). However, the unclear identification of the active N sites and the low intrinsic activity of mf-NCs hinder the further development of high-performance CO2RR electrocatalysts. Achieving precise control over the synthesis of mf-NC catalysts with well-defined active N-species sites is still challenging. To this end, we adopted a facile synthesis method to construct a set of mf-NCs as robust catalysts for CO2RR. The resulting best-performing catalyst obtained a Faradaic efficiency of CO of approximately 90% at −0.55 V (vs. reversible hydrogen electrode) and good stability. The electrocatalytic performance and in situ attenuated total reflectance surface-enhanced infrared absorption spectroscopy measurements collectively revealed that graphitic and pyridinic N can synergistically adsorb CO2 and H2O and thus promote CO2 activation and protonation.

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