Facile Synthesis of Hierarchically Porous Ni–N–C for Efficient CO2 Electroreduction to CO

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作者
Chong Zhou,Rui Zhang,Youwen Rong,Yao‐Yue Yang,Xiaole Jiang
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:15 (36): 42585-42593 被引量:7
标识
DOI:10.1021/acsami.3c08187
摘要

The reasonable design of atomically dispersed Ni-Nx sites in porous carbon nanostructures is an efficient strategy to enhance the electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) catalytic activity. In this work, atomically dispersed Ni-Nx sites on hierarchically porous carbon catalysts (HP-Ni-NC) were fabricated by a facile NaCl template-assisted pyrolysis method. The catalysts exhibit a large specific surface area and a hierarchical porous structure, facilitating the exposure of numerous active sites and the mass/electron transport during the CO2RR. Consequently, the CO Faradaic efficiency maintained over 90% in a wide potential window on the optimized HP-Ni-NC-2 catalyst. The CO partial current achieved 15.2 mA cm-2 at -0.9 V (vs reversible hydrogen electrode) in a H-cell. Furthermore, the current density can achieve 250 mA cm-2 at a cell voltage of 3.11 V in a membrane electrode assembly electrolyzer, demonstrating great promise for commercial-scale application. This study presents a facile approach to synthesizing hierarchically porous structure single-atom catalysts with superior catalytic performance toward CO2RR.

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