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                北理工在铟单原子催化剂的设计及电催化CO2还原方面取得重要进展


                  近日,酷游体育官网材料物理化♂学系能源催化研究所(筹)的陈文星副研究员、张加涛教授和清华大学的王定胜教授、李亚栋院士团队合作,在In单原子催化剂的设计合成及高效电催化CO2还原(CO2RR)制备甲酸盐的研究中√取得重要进展,相关成果以㊣ “Design of a Single-Atom Indiumδ+-N4 Interface for Efficient Electroreduction of CO2 to Formate”为题,发表于顶级期刊《Angewandte Chemie International Edition》(IF:12.959)(文章DOI: 10.1002/anie.202010903)。

                  主族金属In作为一种电催化CO2还原选择々性制备甲酸盐的催化剂,越来越受到人们的关注。尽管纳米结构的金属In、In2O3和In2S3等已被设计用来提高催化性能,但新☆型高效的In基催化剂,还亟需进一步研究。近日,陈文星等设计了一种锚定在金属有机骨架(MOF)衍生的氮掺杂碳载体上、具有Inδ+-N4原子界面结构的In单原子催化剂(In-SAs/NC)。该催化剂具有优异的CO2RR性能,在-0.65 V时,In-SAs/NC获得96 %的最〖大法拉第效率(FE)且最优的转换频率(TOF)高达12500 h?1,优于大多数同类催化剂。此外,基于同步辐射的X射线吸收精细结构(XAFS)研究表明,Inδ+-N4原子界面结构对于电催化CO2RR具有较高的催化活性,且催化过程中Inδ+-N4原子界面结构键长缩短。DFT理论模拟计算结果表明,Inδ+-N4原子界面对于甲酸╲盐中间体(HCOO*)具有较低的自由能,有利于提高催№化剂对CO2RR的催化活性。该工作为合理设计面※向能源应用的主族金属催化剂提供了新的途径。

                  

                图1 In单原子催化剂的合成及形貌表征

                图2 Inδ+-N4原子界面结构的精细表々征

                图3 In单原子电催化CO2RR选择性制备甲酸盐性能测试

                图4 DFT理论计算

                  

                  论文信息:上述研究成果得到了结构可控先进功能材料与绿色应用□北京市重点实验室、材料学院先进←材料实验中心、材料物理化学系能源催化研究所(筹)的【平台支持,得到了国家自然科学基金(21801015,)、酷游体育官网青年研究基金项目(3090012221909)、科研院创新人才支持计〖划的支持。北理工材料学院尚会姗博士(现为郑州大学副〖教授)、斯坦福大学王涛博士(现为西湖大学特聘研究员、独立PI)、北京化工大学裴加景博士为共同第一作者,北ㄨ理工陈文星副研究员、张加涛教授和清华大学♂王定胜副教授为共同通讯作者,北理工为第一通ぷ讯单位。

                  论文链接:

                 

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