Surface engineering of ZnO electrocatalyst by N doping towards electrochemical CO2 reduction

电催化剂 材料科学 纳米片 可逆氢电极 电化学 化学工程 兴奋剂 电解质 电极 法拉第效率 无机化学 纳米技术 化学 工作电极 光电子学 工程类 物理化学
作者
Rohini Subhash Kanase,Getasew Mulualem Zewdie,Maheswari Arunachalam,Jyoti Ganapati Badiger,Suzan Abdelfattah Sayed,Kwang‐Soon Ahn,Jun‐Seok Ha,Uk Sim,Hyeyoung Shin,Soon Hyung Kang
出处
期刊:Journal of Energy Chemistry [Elsevier BV]
卷期号:88: 71-81 被引量:40
标识
DOI:10.1016/j.jechem.2023.09.007
摘要

The discovery of efficient, selective, and stable electrocatalysts can be a key point to produce the large-scale chemical fuels via electrochemical CO2 reduction (ECR). In this study, an earth-abundant and nontoxic ZnO-based electrocatalyst was developed for use in gas-diffusion electrodes, and the effect of nitrogen (N) doping on the ECR activity of ZnO electrocatalysts was investigated. Initially, a ZnO nanosheet was prepared via the hydrothermal method, and nitridation was performed at different times to control the N-doping content. With an increase in the N-doping content, the morphological properties of the nanosheet changed significantly, namely, the 2D nanosheets transformed into the irregularly shaped nanoparticles. Furthermore, the ECR performance of ZnO electrocatalysts with different N-doping content was assessed in 1.0 M KHCO3 electrolyte using a gas-diffusion electrode-based ECR cell. While the ECR activity increased after a small amount of N doping, it decreased for higher N doping content. Among them, the N:ZnO-1h electrocatalysts showed the best CO selectivity, with a faradaic efficiency (FECO) of 92.7% at −0.73 V vs. reversible hydrogen electrode (RHE), which was greater than that of an undoped ZnO electrocatalyst (FECO of 63.4% at −0.78 VRHE). Also, the N:ZnO-1h electrocatalyst exhibited outstanding durability for 16 h, with a partial current density of −92.1 mA cm−2. This improvement of N:ZnO-1h electrocatalyst can be explained by the theoretical DFT study, demonstrating that this improvement of N:ZnO-1h electrocatalyst comes from the optimized active sites, (i) lowering the free energy barrier for the rate-determining step (RDS), (ii) the modification of electronic structure, and (iii) enhancing the electron transfer rate by N doping.
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
1秒前
adu发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
自信谷冬发布了新的文献求助10
2秒前
科研通AI6.4的应助被xuanxuan采纳,获得10
2秒前
帅糖糖发布了新的文献求助10
2秒前
自信大树发布了新的文献求助80
3秒前
洋洋发布了新的文献求助10
3秒前
自信大树发布了新的文献求助100
3秒前
3秒前
自信大树发布了新的文献求助10
4秒前
自信大树发布了新的文献求助10
4秒前
自信大树发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
4秒前
5秒前
郁乾完成签到,获得积分0
5秒前
我决定插手你的人生完成签到,获得积分10
5秒前
szong发布了新的文献求助20
5秒前
6秒前
6秒前
dayangmowang发布了新的文献求助10
6秒前
笨笨山芙的应助被红颜刹朱槿采纳,获得10
6秒前
南笙几梦完成签到,获得积分10
6秒前
EudoraJ完成签到,获得积分10
7秒前
阿宁完成签到,获得积分20
7秒前
8秒前
wei完成签到,获得积分20
8秒前
自信大树发布了新的文献求助10
9秒前
9秒前
9秒前
9秒前
Gurlstrian发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
自信大树发布了新的文献求助30
10秒前
自信大树发布了新的文献求助10
10秒前
自信大树发布了新的文献求助10
10秒前
adu完成签到,获得积分10
10秒前
自信大树发布了新的文献求助10
10秒前
啦啦啦完成签到,获得积分10
10秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea De Guyane 2000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
Problems and Solutions for Integer and Combinatorial Optimization: Building Skills in Discrete Optimization 600
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7991394
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9447312
关于积分的说明 21111235
捐赠科研通 7564606
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3378463
关于科研通互助平台的介绍 2512435
邀请新用户注册赠送积分活动 2412058