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Appl. Catal. B Environ.:石墨-N高摻雜類石墨烯碳:一種用于還原CO2的無金屬催化劑

Appl. Catal. B Environ.:石墨-N高摻雜類石墨烯碳:一種用于還原CO2的無金屬催化劑
對于無金屬氮(N)摻雜的碳催化劑,嵌入碳骨架中的多種含氮物種通常被認為是化學促進劑,可以提高其對CO2電還原反應(CO2RR)的催化性能。然而,關于何種N物種起主導作用仍存在爭議。
Appl. Catal. B Environ.:石墨-N高摻雜類石墨烯碳:一種用于還原CO2的無金屬催化劑
Appl. Catal. B Environ.:石墨-N高摻雜類石墨烯碳:一種用于還原CO2的無金屬催化劑
基于此,圣地亞哥州立大學顧競、山西大學張獻明與張峰偉和蘭州大學董正平等人開發了一種軟模板輔助策略合成高表面積、高濃度的N摻雜碳NG催化劑。NG-T(T=700-1000°C)中的N物種可通過溫度的改變進行微調,從而促進各種N物種的功能區分,可獲得更高的電導率和大量的活性位點?;趯υ糚c/CNTs和NG-T催化劑的綜合分析,研究人員確定NG-1000中石墨N物種附近的碳原子是CO2RR的主要活性物種。這種非金屬基電催化劑能夠在-0.72 V下實現95.0%的CO選擇性,CO電流密度可達9.07 mA cm-2,與最先進的金屬基電催化劑性能相當。
Appl. Catal. B Environ.:石墨-N高摻雜類石墨烯碳:一種用于還原CO2的無金屬催化劑
這種不含金屬的N摻雜類石墨烯碳是用于可再生CO2固定和轉化的金屬基催化劑的優先替代品。研究人員將進一步探索雜原子摻雜對提高催化劑性能的作用,確定可能的實際活性中心,并對這些催化劑進行合理的設計。
Graphitic-N highly doped graphene-like carbon: A superior metal-free catalyst for efficient reduction of CO2,?Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI:10.1016/j.apcatb.2021.120510

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