Modulating Spin State of Ni Single Atomic Center for High‐Performance Electrocatalytic Carbon Dioxide Reduction

二氧化碳 还原(数学) 二氧化碳电化学还原 材料科学 自旋(空气动力学) 中心(范畴论) 国家(计算机科学) 碳纤维 化学 纳米技术 物理 计算机科学 催化作用 一氧化碳 热力学 结晶学 复合材料 数学 有机化学 几何学 算法 复合数
作者
Zhen Chen,Jiankang Liu,Jianpeng Li,Yueteng Zhang,Jia Yang,Jun Li,Zhiyuan Wang,Zhongyi Liu,Shuang‐Quan Zang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (33): e202506845-e202506845 被引量:8
标识
DOI:10.1002/anie.202506845
摘要

Single-atom catalysts (SACs) have been widely investigated and regarded as promising electrocatalysts for carbon dioxide reduction. However, studies on the impact of coordinated-nitrogen species in the active center on the spin state and catalytic activity remain scarce. Herein, two single Ni atom electrocatalysts with distinct pyridinic-N and pyrrolic-N coordination through a rapid Joule-heating method that preserves precursor nitrogen configurations. Magnetic susceptibility measurements reveal that pyridinic-N induces a high-spin state in Ni centers, while pyrrolic-N stabilizes a low-spin configuration. The high-spin Ni-Npyridinic-C demonstrates an exceptional performance in electrocatalytic CO2 reduction, achieving 98.8% CO Faradaic efficiency in H-cells and maintaining >99% Faradaic efficiency at industrial current densities (≥250 mA cm-2) across alkaline, neutral, and acidic electrolytes in a gas-diffusion flow cell. A maximum power density of 1.89 mW cm-2 and excellent charge-discharge cyclability also achieve in zinc-CO2 battery, further demonstrating the applicability of Ni-Npyridinic-C. Theoretical calculations demonstrate that the high-spin state enhances d-orbital dispersion, strengthening hybridization with π* orbital of CO2 and stabilizing *COOH intermediates, thereby accelerating CO2 activation. This study not only establishes a novel strategy for spin-state engineering through coordination control but also advances scalable electrocatalyst design for efficient carbon cycling.
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
刚刚
六六发布了新的文献求助10
2秒前
flfl123123应助高洁傲采纳,获得10
2秒前
计蒙发布了新的文献求助10
2秒前
liu发布了新的文献求助10
3秒前
学海无涯苦作舟完成签到,获得积分10
3秒前
好久不见发布了新的文献求助10
4秒前
锦鲤护体发布了新的文献求助10
5秒前
ho完成签到,获得积分10
5秒前
李是谁啊发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
zhao完成签到 ,获得积分10
8秒前
隐形寄松发布了新的文献求助10
8秒前
关外李少发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
liu完成签到,获得积分20
9秒前
9秒前
10秒前
大模型应助聪慧的煎蛋采纳,获得10
10秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
10秒前
smileeee应助科研通管家采纳,获得50
10秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
共享精神应助科研通管家采纳,获得10
10秒前
万能图书馆应助abc采纳,获得10
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
11秒前
Sheila发布了新的文献求助30
12秒前
sanvva应助ho采纳,获得50
13秒前
落花生发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
Owen应助巧克力采纳,获得10
16秒前
锦鲤护体完成签到,获得积分20
17秒前
高分求助中
Malcolm Fraser : a biography 680
Signals, Systems, and Signal Processing 610
天津市智库成果选编 600
Climate change and sports: Statistics report on climate change and sports 500
Forced degradation and stability indicating LC method for Letrozole: A stress testing guide 500
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
Organic Reactions Volume 118 400
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 6455151
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8265846
关于积分的说明 17617321
捐赠科研通 5521341
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2904828
邀请新用户注册赠送积分活动 1881585
关于科研通互助平台的介绍 1724441