Ionic Exchange of Metal–Organic Frameworks to Access Single Nickel Sites for Efficient Electroreduction of CO2

过电位 化学 催化作用 法拉第效率 离子键合 金属有机骨架 无机化学 Atom(片上系统) 离子交换 电化学 离子 吸附 离子液体 物理化学 电极 有机化学 嵌入式系统 计算机科学
作者
Changming Zhao,Xinyao Dai,Tao Yao,Wenxing Chen,Xiaoqian Wang,Jing Wang,Jian Yang,Shiqiang Wei,Yuen Wu,Yadong Li
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:139 (24): 8078-8081 被引量:1214
标识
DOI:10.1021/jacs.7b02736
摘要

Single-atom catalysts often exhibit unexpected catalytic activity for many important chemical reactions because of their unique electronic and geometric structures with respect to their bulk counterparts. Herein we adopt metal–organic frameworks (MOFs) to assist the preparation of a catalyst containing single Ni sites for efficient electroreduction of CO2. The synthesis is based on ionic exchange between Zn nodes and adsorbed Ni ions within the cavities of the MOF. This single-atom catalyst exhibited an excellent turnover frequency for electroreduction of CO2 (5273 h–1), with a Faradaic efficiency for CO production of over 71.9% and a current density of 10.48 mA cm–2 at an overpotential of 0.89 V. Our findings present some guidelines for the rational design and accurate modulation of nanostructured catalysts at the atomic scale.
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