Harnessing the Collective Potential of Lanthanide Single-Atom Catalysts for Efficient CO2-to-CO Electroreduction

镧系元素 催化作用 法拉第效率 Atom(片上系统) 吸附 解吸 密度泛函理论 化学 光谱学 X射线光电子能谱 材料科学 纳米技术 电化学 结晶学 物理化学 化学工程 物理 计算化学 计算机科学 离子 电极 有机化学 量子力学 工程类 嵌入式系统
作者
Min Liu,Qiyou Wang,Tao Luo,Xueying Cao,Yujie Gong,Yuxiang Liu,Hongmei Li,Ying‐Rui Lu,Ting‐Shan Chan,Chao Ma,Kang Liu,Junwei Fu,Shiguo Zhang,Changxu Liu,Zhang Lin,Liyuan Chai
出处
期刊:Research Square - Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-4614446/v1
摘要

Abstract Single-atom catalysts (SACs) have received increasing attention due to their 100% atomic utilization efficiency. The electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) to CO using SAC offers a promising approach for CO2 utilization, but achieving facile CO2 adsorption and CO desorption remains challenging for traditional SACs. Instead of singling out specific atoms, we propose a novel strategy utilizing atoms from the entire lanthanide (Ln) group to facilitate the CO2RR. Density functional theory calculations, operando spectroscopy, and X-ray absorption spectroscopy elucidate the bridging adsorption mechanism for a representative erbium (Er) single-atom catalyst. Remarkably, we realize a series of Ln SACs spanning 14 elements that exhibit CO Faradaic efficiencies exceeding 90%. The Er catalyst achieves an ultrahigh turnover frequency of ~ 130,000 h‒1, accompanying with a remarkable 42.6% full-cell energy efficiency and record-high 94% single-pass CO2 conversion efficiency. This unparalleled catalytic platform leverages the collective potential of the lanthanide group, introducing new possibilities for efficient CO2-to-CO conversion and beyond through the exploration of unique bonding motifs in single-atom catalysts.

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
Afffrain完成签到 ,获得积分10
1秒前
繁荣的行天完成签到,获得积分10
1秒前
PeaceLiu完成签到 ,获得积分20
1秒前
阿兰完成签到 ,获得积分10
2秒前
ll驳回了wanci应助
2秒前
SUNYAOSUNYAO发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
阿花完成签到 ,获得积分10
2秒前
鸭子完成签到,获得积分10
2秒前
Caroline发布了新的文献求助10
3秒前
jiaozitop完成签到,获得积分10
3秒前
空隙可欣完成签到 ,获得积分20
3秒前
小小完成签到,获得积分10
3秒前
星星完成签到,获得积分10
4秒前
专注的水壶完成签到 ,获得积分10
4秒前
小燕子完成签到 ,获得积分10
5秒前
武百招完成签到,获得积分10
5秒前
zik发布了新的文献求助10
5秒前
Jan完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
活泼的南风完成签到,获得积分10
5秒前
我是老大应助Ran采纳,获得10
5秒前
yy完成签到,获得积分10
6秒前
zjy147完成签到,获得积分10
6秒前
laoleigang完成签到,获得积分10
7秒前
xiaochaoge完成签到,获得积分10
7秒前
杆杆完成签到 ,获得积分10
7秒前
空隙可欣关注了科研通微信公众号
7秒前
夏沐沐完成签到,获得积分10
8秒前
Q42完成签到,获得积分10
8秒前
风趣青槐完成签到,获得积分10
8秒前
hlt完成签到 ,获得积分10
8秒前
TJway完成签到,获得积分10
10秒前
10秒前
xuandandan完成签到,获得积分10
10秒前
芹123完成签到,获得积分10
10秒前
willam完成签到,获得积分10
11秒前
典雅的静完成签到,获得积分10
11秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
11秒前
夏沐沐发布了新的文献求助10
11秒前
高分求助中
Encyclopedia of Immunobiology Second Edition 5000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 临床微生物学程序手册,多卷,第5版 2000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] | NHBS Field Guides & Natural History 1500
The Victim–Offender Overlap During the Global Pandemic: A Comparative Study Across Western and Non-Western Countries 1000
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 1000
Brittle fracture in welded ships 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5584999
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4668850
关于积分的说明 14772776
捐赠科研通 4616602
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2530306
邀请新用户注册赠送积分活动 1499116
关于科研通互助平台的介绍 1467641