Regulation of the d-band center of metal–organic frameworks for energy-saving hydrogen generation coupled with selective glycerol oxidation

催化作用 格式化 电解 法拉第效率 化学工程 化学 分解水 电解水 离解(化学) 金属 金属有机骨架 无机化学 氢燃料 材料科学 电化学 电极 有机化学 电解质 物理化学 吸附 工程类 光催化
作者
Yuqian He,Zheng Ma,Feng Yan,Chunling Zhu,Tongyang Shen,Shulei Chou,Xiao Zhang,Yujin Chen
出处
期刊:Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America [National Academy of Sciences]
卷期号:121 (17) 被引量:27
标识
DOI:10.1073/pnas.2320777121
摘要

The hybrid electrolyzer coupled glycerol oxidation (GOR) with hydrogen evolution reaction (HER) is fascinating to simultaneously generate H 2 and high value-added chemicals with low energy input, yet facing a challenge. Herein, Cu-based metal–organic frameworks (Cu-MOFs) are reported as model catalysts for both HER and GOR through doping of atomically dispersed precious and nonprecious metals. Remarkably, the HER activity of Ru-doped Cu-MOF outperformed a Pt/C catalyst, with its Faradaic efficiency for formate formation at 90% at a low potential of 1.40 V. Furthermore, the hybrid electrolyzer only needed 1.36 V to achieve 10 mA cm −2 , 340 mV lower than that for splitting pure water. Theoretical calculations demonstrated that electronic interactions between the host and guest (doped) metals shifted downward the d-band centers (ε d ) of MOFs. This consequently lowered water adsorption and dissociation energy barriers and optimized hydrogen adsorption energy, leading to significantly enhanced HER activities. Meanwhile, the downshift of ε d centers reduced energy barriers for rate-limiting step and the formation energy of OH*, synergistically enhancing the activity of MOFs for GOR. These findings offered an effective means for simultaneous productions of hydrogen fuel and high value-added chemicals using one hybrid electrolyzer with low energy input.
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
jclin发布了新的文献求助10
1秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
大个应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
传奇3应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
白茶应助橘子头宝贝采纳,获得30
2秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
香蕉觅云应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
小二郎应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
打打应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
所所应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
脑洞疼应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
寒冷不言应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
2秒前
手撕英语发布了新的文献求助10
3秒前
星辰大海应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
李健应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
爆米花应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
三分糖少冰完成签到,获得积分10
3秒前
寒冷不言应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
充电宝应助科研通管家采纳,获得10
3秒前
3秒前
思源应助鹿鹿采纳,获得10
3秒前
江江江11发布了新的文献求助10
5秒前
尖尖完成签到,获得积分10
5秒前
哈哈哈哈发布了新的文献求助10
5秒前
上官若男应助大意的孱采纳,获得10
6秒前
6秒前
蓝天发布了新的文献求助30
7秒前
人到中年耶完成签到,获得积分10
7秒前
李李发布了新的文献求助20
8秒前
8秒前
8秒前
Mniwl应助个性的翠芙采纳,获得10
9秒前
可爱的函函应助梵强斯采纳,获得50
10秒前
10秒前
贪玩的秋柔应助Atropine采纳,获得30
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 Insecta, Polyneoptera 2000
Pulse width control of a 3-phase inverter with non sinusoidal phase voltages 777
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Applied Linguistics: A Practical Guide 600
Research Methods for Applied Linguistics 500
Chemistry and Physics of Carbon Volume 15 500
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 6407116
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8226271
关于积分的说明 17446608
捐赠科研通 5459822
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2885099
邀请新用户注册赠送积分活动 1861478
关于科研通互助平台的介绍 1701802