Modulation of oxygen-etching for generating nickel single atoms for efficient electroreduction of CO2 to syngas (CO/H2)

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作者
Jiwei Li,Junli Xu,Jia Zhao,Yixin Fang,Congcong Du,Xingyu Ding,Jinyu Ye,Yifei Sun,Kelvin H. L. Zhang,Shunji Xie,Jianyu Huang,M.A. Salaev,G. V. Mamontov,Weng Fai Ip,Hui Pan,Sen Lin,Haifeng Xiong
出处
期刊:Journal of Catalysis [Elsevier BV]
卷期号:421: 332-341 被引量:16
标识
DOI:10.1016/j.jcat.2023.03.029
摘要

Metal single-atom catalysts (SACs) supported on carbon mainly produce syngas in electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR), in comparison with the dominant H2 production on nanoparticles. However, it is a major challenge to prepare the carbon-supported SACs without the presence of nanoparticles using conventional pyrolysis. Here, we report the approach involving oxygen etching at 250 °C to produce MOF-derived nickel/carbon SAC (Ni1@C-250A). The combination of oxygen etching with acid treatment completely removes the Ni nanoparticles, only showing the existence of single-atom Ni species. In CO2RR, the Ni1@C-250A exhibits excellent faradaic efficiency (FE) of ∼ 100% for syngas production with the excellent stability for 360 min time-on-stream. In addition, the CO/H2 ratio can be adjusted in a wide range from 1.5:1 to 4.3:1. This approach involving oxygen etching offers a promising strategy to dominantly produce SACs used for CO2RR to generate syngas, which is an important platform feedstock for the utilization of carbon-based energy.
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