N-Heterocyclic Carbene Polymer-Stabilized Au Nanowires for Selective and Stable Reduction of CO2

化学 卡宾 还原(数学) 纳米线 聚合物 组合化学 纳米技术 高分子化学 有机化学 催化作用 材料科学 几何学 数学
作者
Yuliang Chen,Kecheng Wei,Hanyi Duan,Haobo Sun,Yu Zhang,A. Zohaib,Pengcheng Zhu,Jie He,Shouheng Sun
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/jacs.5c04742
摘要

The structural stability of nanocatalysts during electrochemical CO2 reduction (CO2RR) is crucial for practical applications. However, highly active nanocatalysts often reconstruct under reductive conditions, requiring stabilization strategies to maintain activity. Here, we demonstrate that the N-heterocyclic carbene (NHC) polymer stabilizes Au nanowire (NW) catalysts for selective CO2 reduction to CO over a broad potential range, enabling coupling with Cu NWs for one-step tandem conversion of CO2 to C2H4. By combining the hydrophobicity of the polystyrene chain and the strong binding of NHC to Au, the polymer stabilizes Au NWs and promotes CO2RR to CO with excellent selectivity (>90%) across -0.4 V to -1.0 V (vs RHE), a significantly broader range than unmodified Au NWs (-0.5 V to -0.7 V). Stable CO2RR at negative potentials yields a high jCO of 142 A/g Au at -1.0 V. In situ ATR-IR analysis indicates that the NHC polymer regulates the water microenvironment and suppresses hydrogen evolution at high overpotential. Moreover, NHC-Au NWs maintain excellent stability during 10 h of CO2RR testing, preserving the NW morphology and catalytic performance, while unmodified NWs degrade into nanoparticles with reduced activity and selectivity. NHC-Au NWs can be coupled with Cu NWs in a flow cell to catalyze CO2RR to C2H4 with 58% efficiency and a partial current density of 70 mA/cm2 (overall C2 product efficiency of 65%). This study presents an adaptable strategy to enhance the catalyst microenvironment, ensure stability, and enable efficient tandem CO2 conversion into value-added hydrocarbons.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
哇哇哇发布了新的文献求助30
1秒前
1秒前
贤惠的白开水完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
桐桐应助xiaojiesi采纳,获得10
5秒前
山语发布了新的文献求助10
6秒前
kaifeiQi完成签到,获得积分10
6秒前
7秒前
n3pu030036应助不知道采纳,获得10
7秒前
TIGun发布了新的文献求助10
8秒前
赘婿应助kytmm2022采纳,获得30
9秒前
10秒前
Ace_killer发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
偷乐发布了新的文献求助30
12秒前
科研通AI5应助sunshine采纳,获得10
12秒前
13秒前
14秒前
简单平蓝发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
15秒前
郁金香发布了新的文献求助10
16秒前
unique完成签到,获得积分10
17秒前
包佳梁发布了新的文献求助10
19秒前
19秒前
unique发布了新的文献求助10
20秒前
Co发布了新的文献求助10
20秒前
hulala发布了新的文献求助10
20秒前
郁金香完成签到,获得积分10
22秒前
荣耀发布了新的文献求助10
23秒前
24秒前
Rico发布了新的文献求助10
24秒前
master_jia完成签到,获得积分10
25秒前
WDK完成签到,获得积分10
26秒前
隐形曼青应助sxp1031采纳,获得10
29秒前
美满的小蘑菇完成签到 ,获得积分10
29秒前
29秒前
lxw完成签到 ,获得积分10
31秒前
Yiyyan完成签到,获得积分10
32秒前
Co完成签到 ,获得积分10
33秒前
高分求助中
【此为提示信息,请勿应助】请按要求发布求助,避免被关 20000
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
Encyclopedia of Geology (2nd Edition) 2000
105th Edition CRC Handbook of Chemistry and Physics 1600
Maneuvering of a Damaged Navy Combatant 650
Периодизация спортивной тренировки. Общая теория и её практическое применение 310
Mixing the elements of mass customisation 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3778324
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3323927
关于积分的说明 10216572
捐赠科研通 3039206
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1667877
邀请新用户注册赠送积分活动 798409
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 758385