Manipulating local coordination of copper single atom catalyst enables efficient CO2-to-CH4 conversion

甲烷 法拉第效率 催化作用 质子化 材料科学 Atom(片上系统) 电化学 化学 离子 物理化学 电极 计算机科学 有机化学 嵌入式系统 冶金
作者
Yizhou Dai,Huan Li,Chuanhao Wang,Weiqing Xue,Menglu Zhang,Di Zhao,Jing Xue,Jiawei Li,Laihao Luo,Chunxiao Liu,Li Xu,Peixin Cui,Qiu Jiang,Tingting Zheng,Shuang‐Xi Gu,Yao Zhang,Jianping Xiao,Chuan Xia,Jie Zeng
出处
期刊:Nature Communications [Springer Nature]
卷期号:14 (1) 被引量:28
标识
DOI:10.1038/s41467-023-39048-6
摘要

Electrochemical CO2 conversion to methane, powered by intermittent renewable electricity, provides an entrancing opportunity to both store renewable electric energy and utilize emitted CO2. Copper-based single atom catalysts are promising candidates to restrain C-C coupling, suggesting feasibility in further protonation of CO* to CHO* for methane production. In theoretical studies herein, we find that introducing boron atoms into the first coordination layer of Cu-N4 motif facilitates the binding of CO* and CHO* intermediates, which favors the generation of methane. Accordingly, we employ a co-doping strategy to fabricate B-doped Cu-Nx atomic configuration (Cu-NxBy), where Cu-N2B2 is resolved to be the dominant site. Compared with Cu-N4 motifs, as-synthesized B-doped Cu-Nx structure exhibits a superior performance towards methane production, showing a peak methane Faradaic efficiency of 73% at -1.46 V vs. RHE and a maximum methane partial current density of -462 mA cm-2 at -1.94 V vs. RHE. Extensional calculations utilizing two-dimensional reaction phase diagram analysis together with barrier calculation help to gain more insights into the reaction mechanism of Cu-N2B2 coordination structure.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
小菜鸟发布了新的文献求助10
2秒前
领导范儿应助lsd采纳,获得10
4秒前
东方小凡发布了新的文献求助10
4秒前
芋圆会吃饭完成签到 ,获得积分10
4秒前
斯文败类应助栖迟采纳,获得10
4秒前
科研通AI2S应助listen采纳,获得10
5秒前
乘风的法袍完成签到,获得积分10
6秒前
拉长的寒梅完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
YellowStar发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
东方小凡完成签到,获得积分10
11秒前
聪聪聪完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
12秒前
无花果应助潇潇雨歇采纳,获得10
13秒前
13秒前
SnowPeak7发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
17秒前
SchurrleHao完成签到,获得积分10
20秒前
YellowStar完成签到,获得积分20
20秒前
刘宁发布了新的文献求助10
21秒前
研友_V8RB68完成签到,获得积分20
21秒前
打打应助学啊学啊发发采纳,获得10
22秒前
listen发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
Lucas应助byron采纳,获得10
26秒前
可爱的函函应助老西瓜采纳,获得30
26秒前
花无双完成签到,获得积分10
26秒前
FashionBoy应助dsp采纳,获得10
27秒前
残月下的樱花完成签到,获得积分10
28秒前
ddddxr发布了新的文献求助10
29秒前
SnowPeak7完成签到,获得积分10
31秒前
32秒前
风味烤羊腿完成签到,获得积分0
34秒前
ddddxr完成签到,获得积分20
36秒前
daxia1999完成签到,获得积分10
37秒前
派大赐完成签到 ,获得积分10
37秒前
lxy完成签到,获得积分10
37秒前
高分求助中
Sustainable Land Management: Strategies to Cope with the Marginalisation of Agriculture 1000
Corrosion and Oxygen Control 600
Yaws' Handbook of Antoine coefficients for vapor pressure 500
Python Programming for Linguistics and Digital Humanities: Applications for Text-Focused Fields 500
Love and Friendship in the Western Tradition: From Plato to Postmodernity 500
Heterocyclic Stilbene and Bibenzyl Derivatives in Liverworts: Distribution, Structures, Total Synthesis and Biological Activity 500
重庆市新能源汽车产业大数据招商指南(两链两图两池两库两平台两清单两报告) 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2549805
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2177174
关于积分的说明 5608023
捐赠科研通 1897931
什么是DOI,文献DOI怎么找? 947549
版权声明 565447
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 504113