Activation of Ni Particles into Single Ni–N Atoms for Efficient Electrochemical Reduction of CO2

材料科学 法拉第效率 电化学 催化作用 二氧化碳电化学还原 密度泛函理论 碳纤维 碳纳米管 电催化剂 Atom(片上系统) 化学工程 纳米技术 物理化学 电极 计算化学 一氧化碳 有机化学 复合材料 化学 工程类 复合数 嵌入式系统 计算机科学
作者
Qun Fan,Peng‐Fei Hou,Changhyeok Choi,Tai‐Sing Wu,Song Hong,Fang Li,Y. L. Soo,Peng Kang,Yousung Jung,Zhenyu Sun
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:10 (5) 被引量:260
标识
DOI:10.1002/aenm.201903068
摘要

Abstract Electrochemical reduction of carbon dioxide (CO 2 ) to fuels and value‐added industrial chemicals is a promising strategy for keeping a healthy balance between energy supply and net carbon emissions. Here, the facile transformation of residual Ni particle catalysts in carbon nanotubes into thermally stable single Ni atoms with a possible NiN 3 moiety is reported, surrounded with a porous N‐doped carbon sheath through a one‐step nanoconfined pyrolysis strategy. These structural changes are confirmed by X‐ray absorption fine structure analysis and density functional theory (DFT) calculations. The dispersed Ni single atoms facilitate highly efficient electrocatalytic CO 2 reduction at low overpotentials to yield CO, providing a CO faradaic efficiency exceeding 90%, turnover frequency approaching 12 000 h −1 , and metal mass activity reaching about 10 600 mA mg −1 , outperforming current state‐of‐the‐art single atom catalysts for CO 2 reduction to CO. DFT calculations suggest that the Ni@N 3 (pyrrolic) site favors *COOH formation with lower free energy than Ni@N 4 , in addition to exothermic CO desorption, hence enhancing electrocatalytic CO 2 conversion. This finding provides a simple, scalable, and promising route for the preparation of low‐cost, abundant, and highly active single atom catalysts, benefiting future practical CO 2 electrolysis.
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
材袅完成签到,获得积分10
刚刚
鲁万仇完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
二水完成签到,获得积分10
2秒前
典雅的俊驰应助chrysan采纳,获得30
4秒前
不知道完成签到,获得积分10
4秒前
Anonymous完成签到,获得积分10
4秒前
孔雀翎完成签到,获得积分10
4秒前
做实验的猹完成签到,获得积分10
4秒前
哈利波特完成签到,获得积分10
4秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
5秒前
无情的菲鹰完成签到,获得积分10
5秒前
啦啦啦啦啦完成签到,获得积分10
5秒前
小孟吖完成签到 ,获得积分10
6秒前
称心不尤完成签到 ,获得积分10
6秒前
huyuan完成签到,获得积分10
6秒前
勤恳怀梦完成签到,获得积分10
6秒前
CrisLEE完成签到,获得积分10
6秒前
LEE123完成签到,获得积分10
7秒前
cdragon完成签到,获得积分10
7秒前
QQ发布了新的文献求助10
8秒前
DUN发布了新的文献求助10
8秒前
伍六七完成签到,获得积分10
9秒前
Hello应助无医采纳,获得10
9秒前
舒适的雁风完成签到,获得积分10
11秒前
性静H情逸完成签到,获得积分10
12秒前
球宝完成签到,获得积分10
12秒前
Ava应助XieQinxie采纳,获得10
12秒前
Cyrus完成签到,获得积分10
13秒前
就滴滴勾儿完成签到,获得积分10
13秒前
章鱼小丸子完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
加油少年完成签到,获得积分10
14秒前
小蘑菇应助zhangfan采纳,获得10
14秒前
Sean完成签到,获得积分10
14秒前
天天快乐应助hetao286采纳,获得10
15秒前
十四完成签到 ,获得积分10
15秒前
蒙蒙完成签到 ,获得积分10
15秒前
橙子完成签到 ,获得积分10
16秒前
高分求助中
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Social Research Methods (4th Edition) by Maggie Walter (2019) 2390
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 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 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
Atlas of Interventional Pain Management 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 4008933
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3548669
关于积分的说明 11299538
捐赠科研通 3283228
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810311
邀请新用户注册赠送积分活动 886034
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811259