Graphdiyne/Graphene Heterostructure: A Universal 2D Scaffold Anchoring Monodispersed Transition-Metal Phthalocyanines for Selective and Durable CO2 Electroreduction

化学 石墨烯 异质结 酞菁 电化学 密度泛函理论 X射线吸收光谱法 过渡金属 化学工程 催化作用 纳米技术 电催化剂 材料科学 电极 吸收光谱法 物理化学 计算化学 光电子学 有机化学 物理 工程类 量子力学
作者
Huoliang Gu,Lixiang Zhong,Guoshuai Shi,Jiaqiang Li,Ke Yu,Jiong Li,Shuo Zhang,Chenyuan Zhu,Shaohua Chen,Chunlei Yang,Ya Kong,Chen Chen,Shuzhou Li,Jin Zhang,Liming Zhang
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:143 (23): 8679-8688 被引量:123
标识
DOI:10.1021/jacs.1c02326
摘要

Electrochemical CO2 reduction (CO2R) is a sustainable way of producing carbon-neutral fuels, yet the efficiency is limited by its sluggish kinetics and complex reaction pathways. Developing active, selective, and stable CO2R electrocatalysts is challenging and entails intelligent material structure design and tailoring. Here we show a graphdiyne/graphene (GDY/G) heterostructure as a 2D conductive scaffold to anchor monodispersed cobalt phthalocyanine (CoPc) and reduce CO2 with an appreciable activity, selectivity, and durability. Advanced characterizations, e.g., synchrotron-based X-ray absorption spectroscopy (XAS), and density functional theory (DFT) calculation disclose that the strong electronic coupling between GDY and CoPc, together with the high surface area, abundant reactive centers, and electron conductivity provided by graphene, synergistically contribute to this distinguished electrocatalytic performance. Electrochemical measurements revealed a high FECO of 96% at a partial current density of 12 mA cm–2 in a H-cell and an FECO of 97% at 100 mA cm–2 in a liquid flow cell, along with a durability over 24 h. The per-site turnover frequency of CoPc reaches 37 s–1 at −1.0 V vs RHE, outperforming most of the reported phthalocyanine- and porphyrin-based electrocatalysts. The usage of the GDY/G heterostructure as a scaffold can be further extended to other organometallic complexes beyond CoPc. Our findings lend credence to the prospect of the GDY/G hybrid contributing to the design of single-molecule dispersed CO2R catalysts for sustainable energy conversion.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
bzdjsmw完成签到 ,获得积分10
刚刚
Huimin完成签到,获得积分10
1秒前
拓跋傲薇完成签到,获得积分10
1秒前
可露丽完成签到,获得积分10
2秒前
七QI完成签到 ,获得积分10
2秒前
Silence完成签到,获得积分0
3秒前
Lee完成签到 ,获得积分10
3秒前
a龙完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
EW完成签到,获得积分10
6秒前
四十四次日落完成签到 ,获得积分10
7秒前
个性松完成签到 ,获得积分10
7秒前
文艺的初南完成签到 ,获得积分10
7秒前
落后的瑾瑜完成签到,获得积分10
9秒前
Joy完成签到 ,获得积分10
10秒前
含糊的茹妖完成签到 ,获得积分0
12秒前
wsh完成签到 ,获得积分10
12秒前
量子星尘发布了新的文献求助150
12秒前
腾腾完成签到 ,获得积分10
14秒前
Yiling完成签到,获得积分10
15秒前
洪旺旺完成签到 ,获得积分10
15秒前
奶油布丁发布了新的文献求助10
15秒前
束玲玲完成签到,获得积分10
17秒前
学术小白w完成签到 ,获得积分10
17秒前
biocreater完成签到,获得积分10
18秒前
Shoujiang完成签到 ,获得积分10
19秒前
芝士大王完成签到 ,获得积分10
19秒前
Zurlliant完成签到,获得积分10
20秒前
xidongdong完成签到,获得积分10
20秒前
swsx1317完成签到,获得积分10
22秒前
炙热的小夏完成签到,获得积分10
22秒前
无敌通发布了新的文献求助10
22秒前
sonicgoboy完成签到,获得积分10
22秒前
刘雅彪完成签到 ,获得积分10
23秒前
yycc完成签到,获得积分10
24秒前
小吴完成签到 ,获得积分10
25秒前
25秒前
26秒前
单纯的易文完成签到 ,获得积分10
28秒前
三年半完成签到,获得积分10
28秒前
高分求助中
Africanfuturism: African Imaginings of Other Times, Spaces, and Worlds 3000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2000
The Oxford Encyclopedia of the History of Modern Psychology 2000
Synthesis of 21-Thioalkanoic Acids of Corticosteroids 1000
Electron microscopy study of magnesium hydride (MgH2) for Hydrogen Storage 1000
Structural Equation Modeling of Multiple Rater Data 700
 Introduction to Comparative Public Administration Administrative Systems and Reforms in Europe, Third Edition 3rd edition 590
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3885956
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3428011
关于积分的说明 10757382
捐赠科研通 3152815
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1740660
邀请新用户注册赠送积分活动 840338
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 785317