Self-healing Cu single-atom catalyst for high-performance electrocatalytic CO2 methanation

甲烷化 催化作用 法拉第效率 X射线吸收精细结构 电解 密度泛函理论 Atom(片上系统) 材料科学 电子转移 吸附 化学 纳米技术 化学工程 光化学 计算机科学 电化学 计算化学 电极 物理化学 有机化学 嵌入式系统 量子力学 光谱学 工程类 电解质 物理
作者
Wanyu Shen,Xiaoping Gao,Qichen Liu,Peng Li,Rui Huang,Yi Tan,Zihan Wang,Yilin Zhang,Fan Zhao,Xin Wang,Shiyu Ji,Xusheng Zheng,Yu Zhang,Yuen Wu
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 7943-7943 被引量:17
标识
DOI:10.1038/s41467-025-63274-9
摘要

To address the escalating challenge of atmospheric CO2 emissions, this study proposes a self-healing Cu single atom (SA) catalyst design. By partially cleaving Cu-N bonds via hydrogen evolution reaction (HER), coordinatively unsaturated Cu sites form and spontaneously bond with adjacent ZrO2 clusters which are strategically positioned near the Cu SA, creating a hybrid Cu-N/O structure with enhanced performance. In situ Raman and X-ray absorption fine structure (XAFS) measurements confirm the dynamic reconstruction of coordination environment from CuN4 to CuN1O2 under electrochemical conditions. The reconstructed CuN1O2 achieve observed performance for CO2-to-CH4 conversion, reaching a Faradaic efficiency of 87.06 ± 3.22% at -500 mA cm-2 and 80.21 ± 1.01% at -1000 mA cm-2, which are threefold and tenfold higher than those of pristine CuN4. Furthermore, a 25-h stability test with 500 mA cm-2 current density in a membrane electrode assembly (MEA) electrolyzer demonstrates minimal activity decay (< 3%). Density functional theory (DFT) calculations demonstrate that self-healing mechanisms optimize intermediate adsorption and electron distribution. This strategy enables efficient muti-electron transfer processes under industrial conditions, working to improve the stability of single-atom catalysts and develop scalable catalytic systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
无花果应助凪启采纳,获得10
1秒前
1秒前
小路发布了新的文献求助10
1秒前
思源应助GXF采纳,获得10
1秒前
kylorey完成签到,获得积分10
2秒前
阿卓西完成签到,获得积分10
2秒前
4秒前
暴躁小豆包完成签到,获得积分10
4秒前
财路通八方完成签到 ,获得积分10
4秒前
L11完成签到,获得积分20
5秒前
5秒前
星辰大海应助he采纳,获得10
6秒前
早睡能长个完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
桐桐应助超帅音响采纳,获得10
7秒前
KWANZ完成签到,获得积分10
7秒前
叫小杨就好完成签到 ,获得积分10
8秒前
虚心岂愈发布了新的文献求助10
8秒前
焦头鹅完成签到,获得积分10
9秒前
共享精神应助zyl采纳,获得10
9秒前
9秒前
柔弱的问梅完成签到,获得积分10
10秒前
碧蓝问玉完成签到,获得积分10
11秒前
ll完成签到 ,获得积分10
11秒前
porcelain发布了新的文献求助10
11秒前
第三个宇宙完成签到,获得积分20
11秒前
123完成签到,获得积分10
12秒前
聪慧数据线完成签到,获得积分10
12秒前
无极微光应助杨明智采纳,获得20
12秒前
SciGPT应助LYY采纳,获得10
12秒前
tyche发布了新的文献求助10
12秒前
斯文败类应助浏阳河采纳,获得10
13秒前
13秒前
zzz应助miao采纳,获得10
14秒前
3033完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
16秒前
Tdear2026发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
高分求助中
Inorganic Chemistry Eighth Edition 1200
Standards for Molecular Testing for Red Cell, Platelet, and Neutrophil Antigens, 7th edition 1000
HANDBOOK OF CHEMISTRY AND PHYSICS 106th edition 1000
ASPEN Adult Nutrition Support Core Curriculum, Fourth Edition 1000
The Psychological Quest for Meaning 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
脑电大模型与情感脑机接口研究--郑伟龙 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6301839
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8118847
关于积分的说明 16999949
捐赠科研通 5362197
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2848060
邀请新用户注册赠送积分活动 1825670
关于科研通互助平台的介绍 1679637