Dynamic Confinement and Interfacial Engineering in Mesoporous Ag@SiO2 Core–Shell Architecture for Acidic Electrocatalytic CO2‐to‐Methane Conversion

材料科学 壳体(结构) 介孔材料 甲烷 芯(光纤) 纳米技术 化学工程 催化作用 复合材料 有机化学 工程类 化学
作者
Weizhou Wang,Zilong Chen,Zhenhui Wang,Yaodong Yu,Tian Dong,Jianping Lai,Bin Li,Hongdong Li,Gengfeng Zheng,Lei Wang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.202503126
摘要

Abstract Designing electrocatalysts that can simultaneously suppress the hydrogen evolution reaction (HER) and stabilize multistep carbon intermediates remains a key challenge for the electroreduction of CO 2 to methane (CH 4 ) under acidic conditions. Herein, a dynamic restraint strategy is proposed to achieve efficient synthesis of CH 4 in acidic electrolyte by synergistic regulation of proton transport and interfacial charge distribution by mesoporous silica coated silver nanoparticles (Ag@SiO 2 ‐ M h). At a high current density of −132.26 mA cm −2 , the Faradaic efficiency of CH 4 reaches 56.6% and remains stable for a long time. The core innovation lies in constructing a bifunctional regulation mechanism at the metal‐non‐metal hybrid interface: the controllable mesopores of SiO 2 form spatially confined proton‐relay channels, and the Si─O─H groups enriched on the surface dynamically regulate proton supply through a hydrogen‐bond network, which accurately drives *CO─*H coupling while inhibiting 60% of HER. And, the electron transfer from Ag to SiO 2 significantly reduces the energy barrier for *CO protonation, promoting the kinetic‐crucial *H─*CO coupling pathway to incline toward CH 4 formation. This strategy breaks through the bottleneck of mutual restriction between activity and stability in traditional catalyst design, and provides a universal solution for complex electrocatalytic systems with multi‐intermediate regulation.
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