环境工程考研(环境工程考研科目有哪些)

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标题： Modulating the Electronic Structures of Dual-Atom Catalysts via Coordination Environment Engineering for Boosting CO2 Electroreduction

第一作者： Dr. Yun-Nan Gong

通讯作者： Prof. Dr. Di-Chang Zhong

研究内容：双原子催化剂(DACs)由于二元金属位点间的协同作用，已成为一种高效的CO2还原电催化剂。然而，合理调节 DACs 的电子结构以优化其催化性能仍然是一个巨大的挑战。本文报道了三种Ni2 DACs (Ni2−N7、Ni2−N5C2和Ni2−N3C4)，通过调节Ni双原子周围配位环境而调节Ni2的电子结构。结果表明，Ni2−N3C4对CO2的电催化活性显著提高，不仅优于相应的单原子Ni催化剂(Ni−N2C2)，而且高于Ni2−N7和Ni2−N5C2DACs。密度泛函理论(DFT)计算表明，Ni2−N3C4对CO2的高电催化活性可归因于其电子结构对Ni中心的调制以及由此产生的对COOH*和CO*中间体的适当结合能。

要点1 ： 本研究尝试制备了具有略微不同配位微环境的双金属中心的DACs (Ni2−N7、Ni2−N5C2和Ni2−N3C4)。通过对Ni2−N/C配位数的调控进一步优化活性位点的催化性能；

要点2： 由于Ni2位点间的协同作用，Ni2−N3C4对CO2RR的电催化性能显著增强，在−0.88 V vs. RHE条件下，CO法拉第效率高达98.9%，明显优于相应的单原子Ni催化剂(Ni−N2C2)和Ni2−N7和Ni2−N5C2；

要点3： 密度泛函理论(DFT)计算表明，Ni2−N3C4对Ni2−N7、Ni2−N5C2和Ni−N2C2催化活性的增强是由于电子结构对Ni中心的调制以及由此产生的对COOH*和CO*中间体的适当结合能。

图1. 一步热解策略的制备Ni2−NxCy催化剂.

图2. (a) TEM图像和(b) Ni2−N3C4中C、N、Ni元素的EDS映射; (c)对Ni2−N3C4的HAADF-STEM图像; (d)放大的像差校正了Ni2−N3C4的HAADF-STEM图像，显示Ni2物种以红色圆圈突出;(e)从(d)中突出显示的1-3区域获得的强度分布; (f)对Ni−N2C2的HAADF-STEM图像进行像差校正; (g)放大像差校正Ni−N2C2的HAADF-STEM图像.

图3. (a) Ni2-NxCy、Ni-N2C2、Ni箔和NiO的归一化Ni k边XANES光谱; (b) Ni2−NxCy、Ni−N2C2和Ni箔的FT-EXAFS光谱; (c) Ni2−NxCy和Ni−N2C2的WT EXAFS; (d-g)分别为Ni2−N7、Ni2−N5C2、Ni2−N3C4和Ni−N2C2的EXAFS接头和(插入的)优化模型.

图4. (a) LSV曲线; (b) CO在不同外加电位下的FE;(c) H型电池中饱和CO2的0.5 M KHCO3电解液中Ni2-NxCy和Ni-N2C2的JCO;(d) Ni2-N3C4在-0.88 V下在H型电池中的稳定性测定.

图5. (a) CO2在Ni2−N3C4上电还原为CO的反应路径;(b) Ni2−NxCy和Ni−N2C2 中Ni位点的CO2电还原为CO的自由能谱.

参考文献：Y.-N. Gong, C.-Y. Cao, W.-J. Shi, J.-H. Zhang, J.-H. Deng, T.-B. Lu, D.-C. Zhong, Modulating the Electronic Structures of Dual-Atom Catalysts via Coordination Environment Engineering for Boosting CO2 Electroreduction, Angewandte Chemie International Edition, (2022) 202215187.

投稿请联系：SAC_XAFS@163.com

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