Vor kurzem hat die Dalian Institute of Chemical Physics, Chinesische Akademie der Wissenschaften Huangyan Jiang, Vice President von Branch, Chinesische Akademie der Wissenschaften Zhang Tao Teamarbeit und Nanyang Technological University Professor Liu Bin, die Entwicklung eines stickstoffdotierten Graphen verankert einatomigen Ni-Katalysator, kann verwendet werden als effiziente Reduktion von Kohlendioxid Elektrobezogenen Studie, in Form eines gemeinsamen Entsprechenden Autors veröffentlicht - „natürliche Energie“ die
Kohlendioxid ist ein effektiver Weg, um die elektrochemische Reduktion des Katalysators Hochleistungskohlenstoffressource Zyklus Design zur Verringerung der Überspannung der Reaktionsselektivität zu verbessern, und die Stabilität ist CO 2Der Schwerpunkt der elektrochemischen Reduktionsforschung liegt darin, dass die Struktur des aktiven Zentrums des monoatomaren Katalysators klar ist und die elektronische Struktur des Zentralmetalls von der Wechselwirkung benachbarter Koordinationsatome abhängt und ähnliche Eigenschaften wie homogene Katalysatoren aufweisen kann, was CO verspricht 2Die effiziente Aktivierung und gerichtete Umwandlung von Molekülen, daher monoatomare Katalysatoren in CO 2Elektrochemische Reduktion zeigt großes Potential.
In dieser Studie wurde ein Ni-dotierter Graphen-verankerter monoatomarer Ni-Katalysator durch Pyrolyse eines Gemisches aus Stickstoff, Kohlenstofforganika und Ni-Salzen bei verschiedenen Temperaturen hergestellt, wobei Ni mit vier Pyridin-Stickstoffen koordiniert wurde. Es wird eine Ni-N4-Struktur gebildet, in der Ni +1 Valenz und die äußerste Elektronenstruktur 3d9 ist, die ungepaarten 3d-Elektronen der äußersten Schicht des Ni (I) -Einatoms werden leicht delokalisiert, wodurch einige Elektronen von Ni3dx2 durchtreten können -y2-Orbital-Delokalisierung mit adsorbiertem CO 2Das 2p-Orbital des Moleküls bildet eine kovalente Bindung und bildet schließlich ein negativ geladenes Ni-CO 2Δ-Struktur, wodurch CO erreicht wird 2Die effiziente Aktivierung von Molekülen Ni-monoatomare Katalysatoren in CO 2Die elektrochemische Reduktion zeigte eine ausgezeichnete katalytische Leistung: Bei einem Potential von 0,6 V Überspannung, einem spezifischen Strom von 350 Ampere pro Gramm und einer Schaltfrequenz von 14800 h -1 hat die CO-Umwandlung eine Faraday-Effizienz von 97%. Bei einer Stromdichte von 22 mA Nach 100 Stunden kontinuierlicher Reaktion bei cm & supmin; ² behielt der Katalysator 98% seiner anfänglichen Aktivität bei. Ähnliche Forschungsergebnisse sind hocheffiziente CO 2Das Design von Elektroreduktionskatalysatoren liefert neue Ideen.
Die Studie wurde durch das National Key Research and Development Program, das Strategic Leading Science and Technology Project der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und das Collaborative Innovation Center für Energy Materials Chemistry des Bildungsministeriums unterstützt.
