目前大多數應用于電催化CO2還原的雙位點電催化劑主要通過高溫裂解的方式制備,制備過程中會對反應物進行結構重組,導致催化劑結構缺陷,分布不均勻,難以明確活性中心結構。因此,雙位點催化劑的實驗研究仍存在較大障礙,特別是難以精確控制雙位點催化劑的精細結構。為了克服這些挑戰,有必要尋求新的合成方法來精確控制雙位點催化劑的原子結構。
本文設計并合成了一種具有共軛骨架結構的雙金屬鈀配合物(BPB-Pd2)。首次將負載型BPB-Pd2應用于電化學CO2還原反應(CO2RR)。BPB-Pd2在?0.80 V vs. RHE時CO的法拉第效率(FECO)為94.4%,明顯優于單位點鈀催化劑(BPB-Pd1)。密度泛函理論(DFT)計算表明,BPB-Pd2對CO2RR反應活性突出的根本原因是雙位點鈀之間的電子效應降低了CO2RR過程的自由能變化。因此,BPB-Pd2更易形成COOH*中間體,從而有利于CO的生成。
圖4 CO2RR過程中(a)BPB-Pd2和(b)BPB-Pd1上各種中間體的吸收結構。(c)CO2RR在BPB-Pd2和BPB-Pd1上的自由能變化。
張雯,天津理工大學副研究員。研究方向聚焦于超分子納米組裝體的構筑及其在人工光合體系中的應用。主持國家自然科學基金青年基金和天津市自然科學基金2項,已在Angew. Chem. Int. Ed., ACS Catalysis等期刊發表SCI論文20余篇。
王紅娟,天津理工大學副研究員。主要從事新型光電功能材料性質、光電催化二氧化碳還原、水分解、固氮等基礎熱化學與光化學反應機理方面的理論分析與計算模擬工作。目前主持國家自然科學基金青年項目,參與國家自然科學基金重點項目,已在國內外核心雜志上發表SCI論文多篇。
Zhang W, Zhang M, Wang H, et al. Diatomic Pd catalyst with conjugated backbone for synergistic electrochemical CO2 reduction. Nano Research, 2024, https://doi.org/10.1007/s12274-024-6458-z.
原創文章,作者:計算搬磚工程師,如若轉載,請注明來源華算科技,注明出處:http://www.zzhhcy.com/index.php/2024/03/06/949b7a141e/