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                北理工在铟单原子催化剂的▃设计及电催化CO2还原方面取得重要进展


                  近日,彩神lV争霸材料物理化学系能源催化研究所(筹)的陈文星副研究员、张加涛教授♀和清华大学的王定胜教→授、李亚栋院士团队合作,在In单原子催化剂的设计合成及高效※电催化CO2还原(CO2RR)制备甲酸盐的研究中取得重要进展,相关成果以【“Design of a Single-Atom Indiumδ+-N4 Interface for Efficient Electroreduction of CO2 to Formate”为题,发表于顶¤级期刊《Angewandte Chemie International Edition》(IF:12.959)(文章DOI: 10.1002/anie.202010903)。

                  主族金属In作为一种电催化CO2还原选择性■制备甲酸盐的催化剂,越来越受到人们的关注。尽管纳米结构的金属In、In2O3和In2S3等已被设计用来提高催化性能,但新型高效□ 的In基催化剂,还亟需进一步研→究。近日,陈文星等设计了↑一种锚定在金属有机骨架(MOF)衍生的氮掺杂】碳载体上、具有Inδ+-N4原子界面结构的In单原子催化剂(In-SAs/NC)。该∑ 催化剂具有优异的CO2RR性能,在-0.65 V时,In-SAs/NC获得96 %的最大法拉第效率(FE)且最优的转换▼频率(TOF)高达12500 h?1,优于大多数同类催化剂。此外,基于同步辐射的X射线吸收◣精细结构(XAFS)研究表明,Inδ+-N4原子界面结构对于电催化CO2RR具有较高的催〗化活性,且催化过程中Inδ+-N4原子界面结构键长缩短√。DFT理论模拟计算结果表明,Inδ+-N4原子界面对于甲酸盐中间体(HCOO*)具有较低的自由能,有利于提高催化剂对CO2RR的催化活性。该工作为合理设计面向能源应用的主族金属△催化剂提供了新的途径。

                  

                图1 In单原子催化剂的合成及形貌◎表征

                图2 Inδ+-N4原子界面结构的精细表征

                图3 In单原子电催@化CO2RR选择性制备甲酸盐性能测试

                图4 DFT理论计算

                  

                  论文信息:上述研究成果得到◥了结构可控先进功能材料与绿色应用北京市重点实验室、材料学◥院先进材料实验中心、材料物理化学系能源催化研究所(筹)的平台支持,得到了国家自然科㊣学基金(21801015,)、彩神lV争霸青年研究基金项目(3090012221909)、科研院创新人才支持计◢划的支持。北理工材料╳学院尚会姗博士(现为郑州大学副教授)、斯♂坦福大学王涛博士(现为西湖大学特聘研究员、独立PI)、北『京化工大学裴加景博士为共同第一作者,北理工陈文星副研究员、张加涛教授和清华大学〓王定胜副教授为共同通讯作者,北理工为第一通讯单位。

                  论文链接:

                 

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