Boosting Electrochemical Conversion of CO2 to Ethanol through the Confinement of Pyridinic N-B layer on Copper Nanoparticles

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作者
Yuying Zhao,Qixin Yuan,Ruting Xu,Chenhao Zhang,Kang Sun,Ao Wang,Anqi Zhang,Ziyun Wang,Jianchun Jiang,Mengmeng Fan
出处
期刊:Applied Catalysis B-environmental [Elsevier BV]
卷期号:355: 124168-124168 被引量:10
标识
DOI:10.1016/j.apcatb.2024.124168
摘要

Developing efficient electrocatalysts for CO2 reduction has gained significant attention in the field of sustainable energy, especially the Cu-based catalysts for CO2 conversion to valuable alcohols. In this study, we developed Cu nanoparticles supported on pyridinic N-B doped graphene nanoribbons/amorphous carbon (Cu/BNC-1) as an electrocatalyst for CO2 reduction, exhibiting substantially improved ethanol (EtOH) conversion rate in terms of activity, selectivity, and stability. The Cu/BNC-1 achieved a remarkable 58.64% Faradaic efficiency (FE) for producing EtOH at -1.0 V vs. RHE with a current density of 20.4 mA cm-2 in 0.5 M KHCO3 electrolyte. In-situ Raman, FT-IR, and density functional theory (DFT) calculations demonstrated that the high C2+ product selectivity of Cu/BNC-1 attributed to the pyridinic N-B modulation, lowering the CO dimerization barrier. Moreover, the synergistic confinement effect of Cu and BNC can stabilize the C-O bond of the ⁎HOCCH intermediate, thereby increasing the yield of EtOH.
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