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四所名校強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合!范戰(zhàn)西/黃勃龍/邵敏華/谷林,最新AM!

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第一作者:Yangbo Ma, Mingzi Sun, Hongming Xu, Qinghua Zhang
通訊作者:范戰(zhàn)西,黃勃龍?,邵敏華,谷林
通訊單位:香港城市大學(xué),香港理工大學(xué),香港科技大學(xué),清華大學(xué)
論文速覽
銅(Cu)納米材料是二氧化碳還原反應(yīng)(CO2RR)中用于高價(jià)值多碳生產(chǎn)的一種獨(dú)特的電催化劑,在實(shí)現(xiàn)碳中和方面具有巨大的潛力。然而,Cu納米材料的相工程仍然具有挑戰(zhàn)性,特別是對于非常規(guī)相Cu基不對稱異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。
本研究成功在非傳統(tǒng)相的金(Au)納米棒上通過位點(diǎn)選擇性生長銅(Cu),制備出三種不同的異質(zhì)結(jié)構(gòu):fcc-2H-fcc Au-Cu Janus納米結(jié)構(gòu)(JNSs)、fcc-2H-fcc Au-Cu 共軸異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)(CAHs)和fcc-2H-fcc Au-Cu 核殼納米結(jié)構(gòu)(CSNs)。
這些結(jié)構(gòu)在CO2RR中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能,特別是fcc-2H-fcc Au-Cu JNSs,在H-型電池中對乙烯和多碳產(chǎn)品的法拉第效率(FE)分別達(dá)到55.5%和84.3%。原位表征和理論計(jì)算表明,Au-Cu JNSs中2H-Au和2H-Cu域的共暴露多樣化了CO*的吸附構(gòu)型,促進(jìn)了CO*溢流和隨后的C-C偶聯(lián),降低了生成乙烯的能量障礙。
圖文導(dǎo)讀
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圖1:fcc-2H-fcc Au-Cu?JNSs的合成及結(jié)構(gòu)表征。
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圖2:fcc-2H-fcc Au-Cu CAHs和CSNs的結(jié)構(gòu)表征,包括透射電子顯微鏡(TEM)圖像、高角環(huán)形暗場掃描TEM(HAADF-STEM)圖像。
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圖3:fcc-2H-fcc Au-Cu異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的x射線吸收光譜分析。
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圖4:異相fcc-2H-fcc Au-Cu雜相結(jié)構(gòu)的電催化性能。
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圖5:fcc-2H-fcc Au-Cu JNSs上電化學(xué)CO2RR的原位機(jī)理研究。
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圖6:異相Au-Cu?JNSs中CO2RR的理論研究。
總結(jié)展望
本研究成功實(shí)現(xiàn)了在非傳統(tǒng)相Au納米棒上的Cu位點(diǎn)選擇性生長,制備出了三種高效的CO2電還原催化劑。特別是fcc-2H-fcc Au-Cu JNSs因其獨(dú)特的2H-Au和2H-Cu域共暴露,展現(xiàn)出了卓越的催化性能。
本工作不僅為非對稱非傳統(tǒng)相異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的可控合成提供了一種可行策略,而且通過相工程為設(shè)計(jì)高性能CO2RR催化劑鋪平了道路,為實(shí)際應(yīng)用中的CO2高效轉(zhuǎn)化提供了新的可能性。
文獻(xiàn)信息
標(biāo)題:Site-selective growth of fcc-2H-fcc copper on unconventional phase metal nanomaterials for highly efficient tandem CO2 electroreduction
期刊:Advanced Materials
DOI:10.1002/adma.202402979

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