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    中科大吳宇恩&周煌團(tuán)隊(duì),最新JACS!
    來源: 時(shí)間:2023-06-30 17:22:53 瀏覽:1693次

    第一作者:Lingxiao Wang和Xiaoping Gao

    通訊作者:吳宇恩教授和周煌博士

    通訊單位:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)

    DOI: https://doi.org/10.1021/jacs.3c04172




    研究背景

    在原子尺度上以有序的方式排列原子,以構(gòu)建穩(wěn)定的多原子結(jié)構(gòu)是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的課題。基于此,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)吳宇恩教授和周煌博士(共同通訊作者)等人報(bào)道了通過制造區(qū)域缺陷在二維(2D)表面上開發(fā)了三維(3D)約束區(qū)域。這些區(qū)域由垂直堆疊的石墨烯(graphene)層組成,其中Ni和Fe原子同心錨定,形成高收率的軸向雙原子位點(diǎn)(Dual atomic sites, DASs)。同時(shí),Ni-Fe DASs可用于電還原二氧化碳(CO2)生產(chǎn)可調(diào)節(jié)合成氣(CO和H2)。




    文章要點(diǎn)

    1、測(cè)試發(fā)現(xiàn),在-0.5 V下,Ni-Fe DASs(2: 2)的CO選擇性為75.3%,高于具有相同金屬負(fù)載量的Ni DASs(53.0%)和Fe DASs(48.1%)。同時(shí),Ni-Fe DASs的優(yōu)勢(shì)導(dǎo)致H2輸出在-0.5 V時(shí)較低。

    2、在-1.1 V時(shí),通過調(diào)整Ni和Fe原子的負(fù)載量,可以獲得所需的CO和H2的比值(3: 1時(shí)為0.97,2: 2時(shí)為0.51,1: 3時(shí)為0.32),其中Ni DASs和Fe DASs都不能滿足。比值為0.97的合成氣可通過氧合成反應(yīng)生成飽和醛,比值為0.51的合成氣是合成甲醇、乙酸和烯烴的理想原料氣,比值為0.32的合成氣通過熱催化可以獲得替代性天然氣。

    3、密度泛函理論(DFT)計(jì)算表明,Ni位點(diǎn)垂直調(diào)節(jié)下面層中相鄰Fe位點(diǎn)的電荷分布,導(dǎo)致d帶中心較低,反向削弱了*CO中間體的吸附,并抑制了Fe位點(diǎn)H2的產(chǎn)生。該研究提出了一種通過構(gòu)建約束選擇性表面來集中產(chǎn)生DASs的新方法。




    圖文展示

     

    圖1. Ni-Fe DASs(2: 2)的微觀表征

     

    圖2. Ni-Fe DASs(2: 2)的結(jié)構(gòu)表征

     

    圖3. Ni-Fe DASs的CO2還原性能

     

    圖4.對(duì)Ni-Fe DASs(2: 2)CO2RR性能的基本研究

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