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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
香蕉招牌发布了新的文献求助10
刚刚
善学以致用应助M1982采纳,获得10
1秒前
SCAU王浩发布了新的文献求助10
1秒前
解语花发布了新的文献求助10
1秒前
zhangb完成签到,获得积分10
2秒前
王文杰发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
故意的乐菱完成签到,获得积分20
2秒前
西贝完成签到,获得积分20
3秒前
3秒前
舍予有服完成签到,获得积分10
4秒前
6秒前
LaTeXer应助XS_QI采纳,获得50
6秒前
巴拉发布了新的文献求助10
6秒前
勤奋谷秋完成签到 ,获得积分10
6秒前
我是老大应助SCAU王浩采纳,获得10
6秒前
6秒前
Orange应助故意的乐菱采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
985211发布了新的文献求助10
9秒前
上官若男应助WWWWWMMMMMFFFFF采纳,获得10
9秒前
yuaasusanaann发布了新的文献求助10
9秒前
Zzz完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
zydaphne发布了新的文献求助10
12秒前
Akim应助害羞靖采纳,获得30
12秒前
李健的小迷弟应助2jz采纳,获得10
12秒前
不要辣椒发布了新的文献求助30
12秒前
王博士发布了新的文献求助10
12秒前
脑洞疼应助Jason采纳,获得10
12秒前
所所应助王文杰采纳,获得10
13秒前
棒棒发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
16秒前
16秒前
斯文败类应助巴拉采纳,获得10
16秒前
朱小燕发布了新的文献求助10
17秒前
19秒前
20秒前
高分求助中
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 1000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
ACSM’s Guidelines for Exercise Testing and Prescription, 12th edition 500
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 310
The Moiseyev Dance Company Tours America: "Wholesome" Comfort during a Cold War 300
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 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3980224
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3524191
关于积分的说明 11220260
捐赠科研通 3261653
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1800792
邀请新用户注册赠送积分活动 879296
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 807232