CO2电还原用氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂

CO2电还原用氮掺杂碳基过渡金属单原子催化剂

论文摘要

温和条件下将CO2电催化还原(CO2RR)为高能量密度燃料和高附加值碳产品是降低大气中CO2浓度、储存间歇性可再生能源、实现碳中和的重要途径之一。设计和开发对电催化CO2RR兼具高活性、高选择性、高稳定性、且对析氢反应(HER)具有显著抑制作用的高性能廉价催化剂是CO2RR研究的关键。单原子催化剂(SACs)由于其独特的电子结构和几何结构对许多重要化学反应(如CO氧化反应、加氢反应、析氧反应、氧还原反应、析氢反应等)显示出优异的催化活性而广受关注。近年来,N掺杂多孔碳载体过渡金属单原子催化材料(M-N-C)显示出对电化学二氧化碳还原的广阔前景、并有望成为在水相电解质中还原CO2的贵金属(Au,Ag)催化剂的替代品。本文从单原子催化材料M-N-C的制备、影响电催化性能的因素及MNx活性基团三个方向介绍了单原子催化剂M-N-C电催化CO2RR的研究现状和进展。最后,就目前该方向研究中尚待解决的问题进行了总结、并对下一步的研究进行了展望。

论文目录

  • Contents
  • 1 引言
  • 2 N掺杂多孔碳载体金属单原子催化剂的制备方法
  •   (1) 碳载体掺杂法
  •   (2) N掺杂碳载体再掺杂法
  •   (3) N掺杂碳载体上金属配合物锚定法
  •   (4) 混合物碳化法
  •   (5) 2-甲基咪唑Zn (Ⅱ) 骨架聚合物ZIF-8前驱体法
  •   (6) 2-甲基咪唑双金属骨架聚合物ZnxMy ZIF-8前驱体法
  •   (7) 金属掺杂g-C3N4前驱体法
  • 3 影响催化剂电催化CO2RR性质的因素
  •   3.1 金属元素
  •   3.2 催化剂制备条件
  •     (1) 前驱体制备时所用原料的用量
  •     (2) 前驱体制备时辅助物料
  •     (3) 裂解温度
  •     (4) 酸洗和二次裂解
  •   3.3 非金属元素掺杂
  •     (1) S的共掺杂
  •     (2) P的共掺杂
  •   3.4 异金属元素的影响
  •     (1) Ni/Zn
  •     (2) Fe/Zn, Co/Zn
  •     (3) Fe/Mn
  • 4 关于MNx活性基团
  • 5 总结与展望
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 朱红林,李文英,黎挺挺,Michael Baitinger,Juri Grin,郑岳青

    关键词: 二氧化碳还原反应,电催化还原,单原子催化剂,共掺杂碳材料,活性位点

    来源: 化学进展 2019年07期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 化学

    单位: 宁波大学应用固体化学研究中心,德国马克斯普朗克固体化学物理研究所

    基金: 国家自然科学基金项目(No.21603110)资助~~

    分类号: O643.36

    页码: 939-953

    总页数: 15

    文件大小: 7732K

    下载量: 872

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