The Golden Atomic Ratio in Binary Nanoalloys for Enhanced CO 2 Electroreduction: Dual-Metal Synergy of AgPd

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作者
Guoqiang Lü,Shuo Liu,Shuo Liu,Yufeng Tang,Mulin Yu,Zhiyuan Wang,Peng‐Fei Sui,Xian‐Zhu Fu,Yifei Sun,Subiao Liu,Subiao Liu,Jing‐Li Luo
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:15 (21): 17982-17990 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acscatal.5c04933
摘要

An intriguing phenomenon has been observed in various binary nanoalloys for the electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR), where an atomic ratio close to 1:3 mostly yields the optimal activity, but its origin remains poorly understood. Here, we synthesized a series of size-uniform AgxPd1–x nanoclusters (NCs) with precisely controlled atomic ratios as a model system to verify its universality and intrinsic derivation since Ag offers a high intrinsic CO selectivity but requires a large overpotential (η) due to weak intermediate binding, while Pd forms CO at a small η but suffers from CO poisoning due to an overly strong CO adsorption. Indeed, Ag0.25Pd0.75 NCs with an atomic ratio of 1:3 possessed optimal CO2RR activity, delivering a nearly 100% CO Faraday efficiency and a maximum energy efficiency of 71.8%. Computational calculations demonstrated that the Ag/Pd atomic ratio of 1:3 induced an optimal electronic structure characterized by a d-band center positioned favorably relative to the Fermi level. This configuration synergistically lowered the energy barrier for *COOH formation and promoted *CO desorption kinetics, as corroborated by in situ spectroscopic analysis, where Ag0.25Pd0.75 NCs exhibited attenuated *CO adsorption signals compared with other stoichiometries, indicating enhanced CO desorption capability. This study provides in-depth mechanistic insights into the “golden ratio” in nanoalloys for the CO2RR and reveals a universal paradigm of designing advanced nanoalloys.
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