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四所名校強強聯合!范戰西/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:范戰西,黃勃龍?,邵敏華,谷林
通訊單位:香港城市大學,香港理工大學,香港科技大學,清華大學
論文速覽
銅(Cu)納米材料是二氧化碳還原反應(CO2RR)中用于高價值多碳生產的一種獨特的電催化劑,在實現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性,特別是對于非常規相Cu基不對稱異質納米結構的構建。
本研究成功在非傳統相的金(Au)納米棒上通過位點選擇性生長銅(Cu),制備出三種不同的異質結構:fcc-2H-fcc Au-Cu Janus納米結構(JNSs)、fcc-2H-fcc Au-Cu 共軸異質納米結構(CAHs)和fcc-2H-fcc Au-Cu 核殼納米結構(CSNs)。
這些結構在CO2RR中表現出優異的催化性能,特別是fcc-2H-fcc Au-Cu JNSs,在H-型電池中對乙烯和多碳產品的法拉第效率(FE)分別達到55.5%和84.3%。原位表征和理論計算表明,Au-Cu JNSs中2H-Au和2H-Cu域的共暴露多樣化了CO*的吸附構型,促進了CO*溢流和隨后的C-C偶聯,降低了生成乙烯的能量障礙。
圖文導讀
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圖1:fcc-2H-fcc Au-Cu?JNSs的合成及結構表征。
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圖2:fcc-2H-fcc Au-Cu CAHs和CSNs的結構表征,包括透射電子顯微鏡(TEM)圖像、高角環形暗場掃描TEM(HAADF-STEM)圖像。
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圖3:fcc-2H-fcc Au-Cu異質納米結構的x射線吸收光譜分析。
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圖4:異相fcc-2H-fcc Au-Cu雜相結構的電催化性能。
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圖5:fcc-2H-fcc Au-Cu JNSs上電化學CO2RR的原位機理研究。
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圖6:異相Au-Cu?JNSs中CO2RR的理論研究。
總結展望
本研究成功實現了在非傳統相Au納米棒上的Cu位點選擇性生長,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因其獨特的2H-Au和2H-Cu域共暴露,展現出了卓越的催化性能。
本工作不僅為非對稱非傳統相異質納米結構的可控合成提供了一種可行策略,而且通過相工程為設計高性能CO2RR催化劑鋪平了道路,為實際應用中的CO2高效轉化提供了新的可能性。
文獻信息
標題: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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