Activating the Ni‐Contenting Carbon Nanotube by Covalent Triazine Frameworks to Form Atomically Dispersed Ni Sites with Curvature Effect for Electrocatalytic CO2 Reduction

碳纳米管 三嗪 材料科学 共价键 还原(数学) 纳米技术 电催化剂 化学工程 化学 电极 高分子化学 电化学 有机化学 冶金 物理化学 几何学 数学 工程类
作者
Kai Ao,P. W. Zhao,Qicheng Zhang,Xiaobin Fan,Qing Fang,Guojing Wang,Yuanzhi Zhu
出处
期刊:Small structures [Wiley]
被引量:1
标识
DOI:10.1002/sstr.202300500
摘要

N‐coordinated Ni sites (NiN x ) are effective catalysts for the electrochemical reduction of CO 2 to CO. In most researches, modulating the coordination environment of Ni atoms is focused on to improve electrochemical CO 2 reduction (ECR) performance. However, the influence of the carbon substrate's structure on the intrinsic activity of NiN x is seldom investigated. The highly curved surface of carbon nanotubes (CNT) may provide a unique curvature effect on NiN x . It is found that the Ni residues in CNT can be atomized to form NiN x sites on the surface of CNT (Ni‐N/CNT@covalent triazine framework [CTF]) through high‐temperature pyrolysis, using a soluble CTF nanosheet as N precursor. The π‐conjugated and ultrathin 2D structure of CTF enables closer interfacial contact between CTF and CNT, which avoids the formation of a thick carbon layer to maximize the curvature effect. Theoretical data reveal that the NiN 3 configuration may act as a highly active ECR site, and the curvature effect from CNT can further tune the electronic structure of NiN 3 , thus improving the ECR kinetics. The Ni‐N/CNT@CTF‐based flow‐cell electrolyzer exhibits a j CO of 201 mA cm −2 at −0.9 V with a high FE CO of 98%.
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