Visualizing Catalytic Dynamics of Single-Cu-Atom-Modified SnS2 in CO2 Electroreduction via Rapid Freeze-Quench Mössbauer Spectroscopy

化学 穆斯堡尔谱学 催化作用 光谱学 Atom(片上系统) 动力学(音乐) 穆斯堡尔效应 X射线光电子能谱 物理化学 化学物理 分析化学(期刊) 结晶学 无机化学 化学工程 工程类 色谱法 量子力学 生物化学 嵌入式系统 声学 计算机科学 物理
作者
Ruru Chen,Jian Zhao,Xiong Zhang,Qiao Zhao,Yifan Li,Yi Cui,Miao Zhong,Junhu Wang,Xuning Li,Yanqiang Huang,Bin Liu
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:146 (35): 24368-24376 被引量:10
标识
DOI:10.1021/jacs.4c05813
摘要

Effective design and engineering of catalysts for an optimal performance depend extensively on a profound understanding of the intricate catalytic dynamics under reaction conditions. In this work, we showcase rapid freeze-quench (RFQ) Mössbauer spectroscopy as a powerful technique for quantitatively monitoring the catalytic dynamics of single-Cu-atom-modified SnS2 (Cu1/SnS2) in the electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR). Utilizing the newly established RFQ 119Sn Mössbauer methodology, we clearly identified the dynamic transformation of Cu1/SnS2 to Cu1/SnS and Cu1/Sn during the CO2RR, resulting in an outstanding Faradaic efficiency for formate production (∼90.9%) with a partial current density of 158 mA cm–2. Results from operando Raman spectroscopy, operando attenuated total reflection surface-enhanced infrared absorption spectroscopy (ATR-SEIRAS), quasi in situ electron microscopy, and quasi in situ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) measurements indicate that the anchored single Cu atom in Cu1/SnS2 can accelerate the reduction of SnS with in situ formation of Cu1/Sn under CO2RR conditions, which effectively promote the generation of *CO2–/*OCHO intermediates. Theoretical calculations further support that in situ formed Cu1/Sn works as active sites catalyzing the CO2RR, which reduces the energy barrier for the CO2 activation and formation of the *OCHO intermediate, thereby facilitating the conversion of CO2 to formate. The results of this work provide a thorough understanding of the dynamic evolution of Sn-based catalytic sites in the CO2RR and shed light for engineering single atoms with an optimized catalytic performance. We anticipate that RFQ Mössbauer spectroscopy will emerge as an advanced spectroscopic technique for enabling a genuine visualization of catalytic dynamics across various reaction 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
胡一把完成签到,获得积分10
1秒前
赘婿应助wang00wmd采纳,获得20
1秒前
4秒前
梓墨发布了新的文献求助10
6秒前
和谐项链发布了新的文献求助10
8秒前
xsy完成签到,获得积分10
8秒前
hping发布了新的文献求助10
8秒前
10秒前
鳗鱼文涛发布了新的文献求助10
11秒前
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
科研通AI5应助dmj采纳,获得10
15秒前
积极香菜发布了新的文献求助10
17秒前
李浩发布了新的文献求助10
18秒前
胡一把发布了新的文献求助10
19秒前
Mercury应助wkz采纳,获得30
19秒前
杨南南完成签到,获得积分20
19秒前
21秒前
鳗鱼文涛发布了新的文献求助10
23秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
上官若男应助科研通管家采纳,获得10
23秒前
24秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
小马甲应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
24秒前
water应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
SciGPT应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
完美世界应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
大龄中二病完成签到,获得积分20
24秒前
研友_VZG7GZ应助科研通管家采纳,获得10
24秒前
YamDaamCaa应助科研通管家采纳,获得30
24秒前
大模型应助科研通管家采纳,获得10
25秒前
在水一方应助科研通管家采纳,获得10
25秒前
25秒前
李浩完成签到,获得积分10
26秒前
呀呀呀呀发布了新的文献求助10
28秒前
芓菡完成签到,获得积分10
30秒前
ILS完成签到 ,获得积分10
30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
Nucleophilic substitution in azasydnone-modified dinitroanisoles 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
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 3979662
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3523636
关于积分的说明 11218202
捐赠科研通 3261164
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1800473
邀请新用户注册赠送积分活动 879103
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 807167