Atomic Pyridinic Nitrogen as Highly Active Metal‐Free Coordination Sites at the Biotic‐Abiotic Interface for Bio‐Electrochemical CO2 Reduction

法拉第效率 电化学 碳纤维 催化作用 热解 电子转移 材料科学 金属 吸附 化学工程 无机化学 纳米技术 化学 电极 光化学 有机化学 物理化学 工程类 复合数 复合材料 冶金
作者
Rongxin Xia,Jun Cheng,Zhuo Chen,Ze Zhang,Xinyi Zhou,Junhu Zhou,Meng Zhang
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (18) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/smll.202306331
摘要

Abstract Bio‐electrochemical conversion of anthropogenic CO 2 into value‐added products using cost‐effective metal‐free catalysts represents a promising strategy for sustainable fuel production. Herein, N‐doped carbon nanosheets synthesized via pyrolysis of the zeolitic‐imidazolate framework (ZIF) are developed for constructing efficient biohybrids to facilitate CO 2 ‐to‐CH 4 conversion. The microbial enrichment and bio‐interfacial charge transfer are significantly affected by the proportion of the co‐existed graphitic‐N, pyridinic‐N, and pyrrolic‐N in the defective carbon nanosheets. It is unfolded that pyridinic‐N and pyrrolic‐N with the doped N atoms near the edge can significantly enhance the adsorption of their adjacent C atoms toward O, leading to improved microbe enrichment. Especially, pyridinic‐N which can provide one p electron to the aromatic π system, greatly enhances the electron‐donating capability of the carbon nanosheets to the microorganisms. Correspondingly, due to its largest amount of pyridinic‐N doping, the N‐doped carbon nanosheets derived from ZIF pyrolysis at 900 °C (denoted 900‐NC) achieve the highest methane production of ≈215.7 mmol m −2 day −1 with a high selectivity (Faradaic efficiency = ≈94.2%) at −0.9 V versus Ag/AgCl. This work demonstrates the effectiveness of N‐doped carbon catalysts for bio‐electrochemical CO 2 fixation and contributes to the understanding of N functionalities toward microbiome response and biotic‐abiotic charge transfer in various bio‐electrochemical systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
清颜发布了新的文献求助10
1秒前
孟韩完成签到,获得积分10
3秒前
bingbing完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
洪妹妹完成签到 ,获得积分10
7秒前
zho应助平淡妙松采纳,获得10
7秒前
晖晖shining完成签到 ,获得积分10
9秒前
独特亦旋发布了新的文献求助10
11秒前
曲水流觞完成签到,获得积分10
12秒前
从容前行完成签到,获得积分10
12秒前
Cary发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
13秒前
英姑应助念姬采纳,获得10
14秒前
零城XL完成签到,获得积分10
15秒前
eeeee发布了新的文献求助10
16秒前
jinjun发布了新的文献求助10
17秒前
lyw完成签到 ,获得积分10
17秒前
君君完成签到 ,获得积分10
18秒前
科研萌新发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
20秒前
彭于晏应助柏不斜采纳,获得10
21秒前
23秒前
郝剑身发布了新的文献求助10
24秒前
Lemenchichi完成签到,获得积分10
25秒前
niulugai完成签到,获得积分10
25秒前
易安发布了新的文献求助10
25秒前
26秒前
汉堡包应助零城XL采纳,获得10
28秒前
笨的灵巧儿完成签到 ,获得积分10
28秒前
29秒前
campus发布了新的文献求助10
29秒前
30秒前
30秒前
进4发布了新的文献求助20
33秒前
星辰大海应助heheha采纳,获得10
34秒前
柏不斜发布了新的文献求助10
35秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2700
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 1000
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
The First Nuclear Era: The Life and Times of a Technological Fixer 500
ALUMINUM STANDARDS AND DATA 500
Walter Gilbert: Selected Works 500
岡本唐貴自伝的回想画集 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3667828
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3226294
关于积分的说明 9769102
捐赠科研通 2936239
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1608345
邀请新用户注册赠送积分活动 759646
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 735434