Metal‐Free Fluorine‐Doped Carbon Electrocatalyst for CO2 Reduction Outcompeting Hydrogen Evolution

塔菲尔方程 电催化剂 过电位 催化作用 法拉第效率 碳纤维 化学 无机化学 电化学 材料科学 化学工程 物理化学 有机化学 电极 复合数 复合材料 工程类
作者
Jiafang Xie,Xiaotao Zhao,Maoxiang Wu,Qiaohong Li,Yaobing Wang,Jiannian Yao
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:130 (31): 9788-9792 被引量:84
标识
DOI:10.1002/ange.201802055
摘要

Abstract The electrochemical CO 2 reduction (ECDRR), as a key reaction in artificial photosynthesis to implement renewable energy conversion/storage, has been inhibited by the low efficiency and high costs of the electrocatalysts. Herein, we synthesize a fluorine‐doped carbon (FC) catalyst by pyrolyzing commercial BP 2000 with a fluorine source, enabling a highly selective CO 2 ‐to‐CO conversion with a maximum Faradaic efficiency of 90 % at a low overpotential of 510 mV and a small Tafel slope of 81 mV dec −1 , outcompeting current metal‐free catalysts. Moreover, the higher partial current density of CO and lower partial current density of H 2 on FC relative to pristine carbon suggest an enhanced inherent activity towards ECDRR as well as a suppressed hydrogen evolution by fluorine doping. Fluorine doping activates the neighbor carbon atoms and facilitates the stabilization of the key intermediate COOH* on the fluorine‐doped carbon material, which are also blocked for competing hydrogen evolution, resulting in superior CO 2 ‐to‐CO conversion.
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