晶格扩张策略构建Ni3ZnC0.7@C催化剂:弱化CO吸附实现高效CO2电还原

【字体: 时间:2025年09月01日 来源:Journal of Endometriosis and Uterine Disorders

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  (编辑推荐)本研究通过高温热解合成Zn和间隙C共掺杂的Ni3ZnC0.7@C催化剂,其晶格扩张5.47%显著削弱CO中间体吸附,在H-cell中实现96.6%的CO法拉第效率(FECO),并在工业级电流密度(400 mA cm?2)下保持81.4% FECO。原位ATR-SEIRAS和DFT计算揭示晶格应变诱导CO从桥式吸附转为线性吸附,为过渡金属催化剂设计提供新思路。

  

Highlight

晶格扩张的Ni3ZnC0.7@C通过弱化*CO吸附实现高效CO2电还原

Materials

硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)、硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)等试剂购自国药集团,2-甲基咪唑(2-MI)来自阿拉丁,所有化学品直接使用无需纯化。

Preparation of Ni3ZnC0.7@C catalyst

将Ni/Zn盐与2-MI溶液混合制备NiZn-ZIF前驱体,经700℃氮气氛围热解获得碳包覆的Ni3ZnC0.7纳米颗粒(图1a)。

Synthesis and characterization

HRTEM和EXAFS证实Zn替代与间隙C掺杂导致Ni晶格扩张5.47%,XPS显示Ni0电子密度降低,有利于*CO脱附。

Conclusions

Ni3ZnC0.7@C在-0.8至-1.4 V宽电位窗口内FECO>90%,其晶格应变效应通过ATR-SEIRAS观察到*CO吸附构型转变,DFT计算证实脱附能垒降低。该工作为晶格应变工程调控CO2RR提供了原子级见解。

(注:翻译保留专业术语如ATR-SEIRAS(原位衰减全反射表面增强红外吸收光谱)、DFT(密度泛函理论)等,并采用"纳米颗粒"、"能垒"等生动表述,省略文献引用标记)

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