Manganese acting as a high-performance heterogeneous electrocatalyst in carbon dioxide reduction

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作者
Bingxing Zhang,Jianling Zhang,Jinbiao Shi,Dongxing Tan,Lifei Liu,Fanyu Zhang,Cheng Lü,Zhuizhui Su,Xiuniang Tan,Xiuyan Cheng,Buxing Han,Lirong Zheng,Jing Zhang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:10 (1) 被引量:294
标识
DOI:10.1038/s41467-019-10854-1
摘要

Abstract Developing highly efficient electrocatalysts based on cheap and earth-abundant metals for CO 2 reduction is of great importance. Here we demonstrate that the electrocatalytic activity of manganese-based heterogeneous catalyst can be significantly improved through halogen and nitrogen dual-coordination to modulate the electronic structure of manganese atom. Such an electrocatalyst for CO 2 reduction exhibits a maximum CO faradaic efficiency of 97% and high current density of ~10 mA cm −2 at a low overpotential of 0.49 V. Moreover, the turnover frequency can reach 38347 h −1 at overpotential of 0.49 V, which is the highest among the reported heterogeneous electrocatalysts for CO 2 reduction. In situ X-ray absorption experiment and density-functional theory calculation reveal the modified electronic structure of the active manganese site, on which the free energy barrier for intermediate formation is greatly reduced, thus resulting in a great improvement of CO 2 reduction performance.

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