双原子位催化剂继承了单原子催化剂的独特优点,同时利用了两种相邻的金属原子,实现了功能互补和协同作用。该DASC对CO2RR和OER都具有优异的电催化活性和稳定性。深入的实验和理论分析表明,NiFe杂原子对的Fe作为催化中心,其与Ni的轨道耦合导致更高的氧化态和与中间体的结合强度减弱,从而提高CO2RR和OER性能。
双原子位催化剂(DASCs)继承了单原子催化剂的独特优点,同时利用了两种相邻的金属原子,实现了功能互补和协同作用。
新加坡南洋理工大学刘彬、陈鹏、苏州科技大学Hong Bin Yang开发了一种双功能DASC,由固定在N掺杂石墨烯(NG)上的高密度Ni和 Fe原子组成,用于CO2还原反应(CO2RR)和析氧反应(OER)。
图1. NiFe-DASC的合成和表征
该DASC对CO2RR和OER都具有优异的电催化活性和稳定性。此外,采用这种双功能催化剂的Zn- CO2二次电池具有较高的法拉第效率和优异的充电性能。
深入的实验和理论分析表明,NiFe杂原子对的Fe作为催化中心,其与Ni的轨道耦合导致更高的氧化态和与中间体的结合强度减弱,从而提高CO2RR和OER性能。这项工作为异质DASC的合理设计、工作机制和应用提供了重要见解。
图2. 催化剂的 XPS 和 XAS 表征
图3. CO2还原和析氧的双功能电催化
Orbital coupling of hetero-diatomic nickel-iron site for bifunctional electrocatalysis of CO2reduction and oxygen evolution. Nature Communications 2021. DOI: 10.1038/s41467-021-24052-5
原文刊载于【催化开天地】公众号
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