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基于过渡金属大环分子的电化学二氧化碳还原研究进展 被引量:1
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作者 张渴凡 吕芳 +1 位作者 韩娜 李彦光 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期584-595,共12页
利用电化学方法还原二氧化碳(CO_(2)RR)制备高附加值化学品是实现碳中和的重要途径.开发具有低成本、高性能的电催化剂是该技术发展的核心关键.在众多CO_(2)还原候选材料中,过渡金属卟啉、酞菁等大环分子化合物因具有结构明确和功能可... 利用电化学方法还原二氧化碳(CO_(2)RR)制备高附加值化学品是实现碳中和的重要途径.开发具有低成本、高性能的电催化剂是该技术发展的核心关键.在众多CO_(2)还原候选材料中,过渡金属卟啉、酞菁等大环分子化合物因具有结构明确和功能可调等特点,在实现高效CO_(2)RR催化性能和探究结构-性能内在关系等方面表现出良好的发展潜力.基于此,本文总结了过渡金属大环分子催化剂电化学CO_(2)还原制备碳一(C_(1))产物的最新研究进展.首先,重点讨论了不同改性策略及电解池设计对于生成一氧化碳的选择性、稳定性、单位催化活性以及电流密度等性能的影响.随后,探讨了分子催化剂在生成甲醇和甲烷等多电子还原产物的催化潜力.最后,聚焦该材料体系在实际应用中面临的关键挑战,对该领域未来的研究发展方向进行了讨论与展望. 展开更多
关键词 电化学二氧化碳还原 过渡金属大环分子 π-π共轭 C_(1)产物
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碳基催化材料在电化学还原二氧化碳中的研究进展 被引量:2
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作者 张琦钰 高利军 +4 位作者 苏宇航 马晓博 王翊丞 张亚婷 胡超 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2753-2772,共20页
利用电化学还原技术将二氧化碳(CO_(2))转化为高能燃料或高值化学品是提升CO_(2)利用附加值、缓解CO_(2)排放压力的有效途径,也是风电、水电和太阳能等绿色能源的转化与存储方式之一,对间歇性电能“削峰填谷”意义重大。实现高效电化学... 利用电化学还原技术将二氧化碳(CO_(2))转化为高能燃料或高值化学品是提升CO_(2)利用附加值、缓解CO_(2)排放压力的有效途径,也是风电、水电和太阳能等绿色能源的转化与存储方式之一,对间歇性电能“削峰填谷”意义重大。实现高效电化学还原CO_(2)的关键之一在于创制高性能的电催化材料。综述了碳基催化材料在电化学还原CO_(2)方面的研究进展,系统探讨了本征缺陷碳材料、掺杂碳材料、碳基复合材料和整体式碳材料的结构特点以及与电催化还原CO_(2)性能的构效关系,并在此基础之上,展望了碳基催化材料在电化学还原CO_(2)领域中的挑战和未来发展。 展开更多
关键词 碳基催化剂 多孔炭 电化学还原二氧化碳 单原子催化剂 杂原子掺杂
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二氧化碳电化学还原用铜基催化剂研究进展 被引量:7
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作者 刁国华 潘立卫 +2 位作者 范琳 韩新宇 钟和香 《辽宁石油化工大学学报》 CAS 2021年第4期1-8,共8页
随着经济高速发展,对能源的需求持续增加,二氧化碳(CO2)气体的排放量也日益增长。CO2电化学还原(ERC)制备燃料和化学品技术是实现CO2转化利用及可再生能源储存的有效途径。铜(Cu)基催化剂是一类能够以较高效率将CO2直接还原为高附加值... 随着经济高速发展,对能源的需求持续增加,二氧化碳(CO2)气体的排放量也日益增长。CO2电化学还原(ERC)制备燃料和化学品技术是实现CO2转化利用及可再生能源储存的有效途径。铜(Cu)基催化剂是一类能够以较高效率将CO2直接还原为高附加值化学品(如碳氢化合物)的催化剂,因而是ERC技术的研究重点之一。重点综述了近几年ERC技术用Cu基催化剂的主要研究进展。首先概述了ERC的反应原理及其存在的技术挑战,然后从铜金属催化剂、多金属铜基催化剂、铜氧化物及其衍生催化剂和铜‐有机物复合催化剂方面,讨论了Cu催化剂结构、组成的协同调控策略。此外,还分析了Cu基催化剂的研究进展和仍待解决的问题,最后对该类催化剂的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 二氧化碳电化学还原 电催化剂 铜基催化剂 研究进展
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水溶液中铑卟啉固载热裂解碳电极催化二氧化碳电化学还原反应
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作者 沈静 缪泽群 +1 位作者 项凯民 方正军 《精细化工中间体》 CAS 2019年第3期40-45,共6页
利用循环伏安曲线及在线检测技术研究了铑原卟啉固载热裂解碳电极催化二氧化碳电化学还原反应。研究结果表明铑卟啉对二氧化碳电化学还原反应具有催化活性,在pH=3时所得主要产物为甲酸,其法拉第效率在-1.2 V时可达50%。铑卟啉催化二氧... 利用循环伏安曲线及在线检测技术研究了铑原卟啉固载热裂解碳电极催化二氧化碳电化学还原反应。研究结果表明铑卟啉对二氧化碳电化学还原反应具有催化活性,在pH=3时所得主要产物为甲酸,其法拉第效率在-1.2 V时可达50%。铑卟啉催化二氧化碳电化学还原反应高度依赖于反应体系的pH值。pH=1时,氢气是唯一的产物,说明铑卟啉是较好的析氢反应催化剂。当pH=3时,钴卟啉催化二氧化碳电化学还原的产物选择性发生了极大的变化,主要产物是甲酸。综上所述,铑卟啉催化二氧化碳电化学还原反应的第一个关键中间体可能是[RhPP-H],随后CO2插入金属氢键中形成[RhPP-COOH]中间体,再通过质子-电子耦合反应生成最终产物甲酸。 展开更多
关键词 铑卟啉 二氧化碳电化学还原 甲酸 pH值
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电催化二氧化碳还原用铜基催化剂设计策略
5
作者 郑逸群 李敦 +2 位作者 闵媛媛 李雨窈 黄宏文 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期41-57,共17页
随着全球经济增长,对能源需求不断攀升,进而推动了能源的开发与利用,不可避免导致CO_(2)排放量的持续上升。为有效应对这一环境挑战,电催化CO_(2)还原(CO_(2)RR)技术应运而生,并迅速成为研究热点。该技术不仅可将CO_(2)转换为燃料和化学... 随着全球经济增长,对能源需求不断攀升,进而推动了能源的开发与利用,不可避免导致CO_(2)排放量的持续上升。为有效应对这一环境挑战,电催化CO_(2)还原(CO_(2)RR)技术应运而生,并迅速成为研究热点。该技术不仅可将CO_(2)转换为燃料和化学品,而且有助于实现可再生能源储存。在众多催化剂中,铜基催化剂因其能高效将CO_(2)直接转化为高价值多碳化学品(如乙烯和乙醇)而受到关注。近年来,铜基CO_(2)RR催化剂优化设计进展显著,主要集中在提高催化活性、选择性和稳定性上。重点综述了近年来电催化CO_(2)RR用铜基催化剂的优化设计策略研究进展。从调控催化活性和选择性以及稳定性2方面,分别讨论了晶面工程、合金化处理、铜氧化态调节、催化剂表面功能化和缺陷工程等代表性调控策略的研究进展,探讨了电催化剂的核心参数(组成、微观结构、形貌、尺寸等)对催化剂性能的协同效应。最后对未来电催化CO_(2)RR技术的发展前景进行展望,并分析当前面临的挑战。 展开更多
关键词 二氧化碳电化学还原 电催化剂 铜基催化剂 纳米晶体合成 改性 高值化学
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基于金属氧化物材料的二氧化碳电催化还原 被引量:11
6
作者 郝磊端 孙振宇 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2021年第7期84-102,共19页
电催化方法还原二氧化碳制备高附加值化学品,在降低二氧化碳浓度、平衡碳循环和储存可再生途径产生的电能等方面展现较大潜力。通过设计高效电催化剂来降低二氧化碳电催化还原过程所需的过电位并提高产物的选择性和电流密度,对电催化还... 电催化方法还原二氧化碳制备高附加值化学品,在降低二氧化碳浓度、平衡碳循环和储存可再生途径产生的电能等方面展现较大潜力。通过设计高效电催化剂来降低二氧化碳电催化还原过程所需的过电位并提高产物的选择性和电流密度,对电催化还原二氧化碳的发展和应用具有重要意义。本文总结了金属氧化物基材料作为电催化剂在二氧化碳电还原中的最新研究进展,深入探讨了金属氧化物在催化反应中的作用、稳定性及结构性能关系,并对金属氧化物基材料在二氧化碳电还原中未来的设计和研究方向做出思考。 展开更多
关键词 二氧化碳电化学还原 金属氧化 电催化剂 选择性 稳定性
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Cu-Pd金属纳米粒子的制备及其在电还原二氧化碳中的应用
7
作者 李鹏程 《化工技术与开发》 CAS 2021年第3期11-14,32,共5页
本文将碳基纳米材料负载金属纳米粒子后作为催化剂,催化电化学还原二氧化碳的反应。铜是过渡金属中能将CO_(2)转化为多种烃类和醇类的高效有效催化剂,优点是催化活性强、过电位低、法拉第效率高,但也存在催化产物种类多的缺点。为了弥... 本文将碳基纳米材料负载金属纳米粒子后作为催化剂,催化电化学还原二氧化碳的反应。铜是过渡金属中能将CO_(2)转化为多种烃类和醇类的高效有效催化剂,优点是催化活性强、过电位低、法拉第效率高,但也存在催化产物种类多的缺点。为了弥补铜粒子催化产物种类多的缺点,本文引入另一种金属粒子钯,以抑制催化产物的种类。与其他金属催化剂相比,钯显示出对CO_(2)RR更高的活性以及对CO和甲酸盐的生成更高的选择性,可使其生成的产物种类基本保持在CO和甲酸盐之间。 展开更多
关键词 Cu-Pd双金属 电化学还原二氧化碳 碳基纳米材料
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调节氧化镉-炭黑界面高效电催化CO_(2)还原生成CO 被引量:1
8
作者 王丽君 李欣 +4 位作者 洪崧 詹新雨 王迪 郝磊端 孙振宇 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期193-201,共9页
通过调节氧化镉与炭黑之间的界面实现了高效电化学二氧化碳还原.不同氧化镉和炭黑含量的CdO/CB复合材料利用超声处理方法制备.采用X射线衍射、X射线光电子能谱和透射电子显微镜对所得复合材料进行表征,揭示了其结构组成和形貌.用H型电... 通过调节氧化镉与炭黑之间的界面实现了高效电化学二氧化碳还原.不同氧化镉和炭黑含量的CdO/CB复合材料利用超声处理方法制备.采用X射线衍射、X射线光电子能谱和透射电子显微镜对所得复合材料进行表征,揭示了其结构组成和形貌.用H型电解池对CdO/CB复合材料电催化二氧化碳还原的性能进行测试发现,CdO质量分数为20%的CdO/CB可在−1.0 V(vs.RHE)电位下获得高达92.7%的总法拉第效率,而纯CdO在相同条件下的法拉第效率仅为69.5%.CO的法拉第效率最高可达87.4%.进一步的对比实验和动力学研究结果表明,CdO/CB具有更高的电催化CO_(2)还原性能源于复合材料中氧化镉与炭黑之间的界面和高接触面积.此外,CdO/CB可在至少10 h的二氧化碳电还原反应中保持稳定的CO法拉第效率. 展开更多
关键词 电化学二氧化碳还原 氧化碳 氧化 炭黑 电催化
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电催化CO_(2)还原立方体Cu_(2)O催化剂的制备及其在大面积膜电极反应器中的应用
9
作者 刘朝龙 罗希 +2 位作者 张杨 徐能能 徐开兵 《上海大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期991-1002,F0002,共13页
电化学二氧化碳还原反应(carbon dioxide reduction reaction,CO_(2)RR)产乙烯目前已成为电催化CO_(2)RR领域的研究重点和热点.通过简单的化学沉淀耦合化学还原保护法成功获得了富含(111)晶面的立方体结构Cu_(2)O催化剂,系统研究了其在... 电化学二氧化碳还原反应(carbon dioxide reduction reaction,CO_(2)RR)产乙烯目前已成为电催化CO_(2)RR领域的研究重点和热点.通过简单的化学沉淀耦合化学还原保护法成功获得了富含(111)晶面的立方体结构Cu_(2)O催化剂,系统研究了其在H型反应器以及零间距膜电极组件(membrane electrode assembly,MEA)反应器中的电化学性能.结果表明.富含(111)晶面的立方体结构Cu_(2)O催化剂表现出了优异的产乙烯活性;相比于H型反应器,零间距MEA反应器进行CO_(2)RR时的最佳法拉第效率(Faradaic efficiency,FE)提升了13.94%,总电流密度也基本可以满足工业化的需求(>200 mA/cm^(2));设计并组装的大面积(25 cm^(2))零间距MEA反应器在CO_(2)RR中表现出了优异的催化性能,且在槽压大于2.9 V时表现出了独特的“面积效应”.“面积效应”的出现表明零极距MEA反应器在有效面积放大时,除电极面积、电解质浓度、CO_(2)流速等关键因素的调控外,极板的流道设计、导电性优化等均可能会影响催化反应的电流密度. 展开更多
关键词 电化学二氧化碳还原反应 Cu_(2)O催化剂 (111)晶面 零间距膜电极组件反应器 面积效应
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多孔Cu_(2)O立方体电催化还原CO_(2)制备乙烯/乙醇
10
作者 曹光伟 曹雪蕊 王华 《化学工业与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期15-27,共13页
铜基催化剂能够有效地将二氧化碳电化学还原为多碳C_(2+)产物,催化剂的组成和结构是影响C_(2+)产物催化活性和选择性的重要因素。本研究旨在考察Cu_(2)O催化剂多孔结构对电化学还原CO_(2)的C_(2)产物选择性的影响。首先通过酸刻蚀实心Cu... 铜基催化剂能够有效地将二氧化碳电化学还原为多碳C_(2+)产物,催化剂的组成和结构是影响C_(2+)产物催化活性和选择性的重要因素。本研究旨在考察Cu_(2)O催化剂多孔结构对电化学还原CO_(2)的C_(2)产物选择性的影响。首先通过酸刻蚀实心Cu_(2)O立方体(S-Cu_(2)O)制备了具有多孔结构的Cu_(2)O立方体(P-Cu_(2)O)。SEM、TEM、XRD、XPS和CV等表征结果表明,S-Cu_(2)O和P-Cu_(2)O的组成相同,为混合Cu价态Cu(0)和Cu(I)。2者形貌为约180 nm立方体,而P-Cu_(2)O具有不规则的空腔型多孔结构。电化学表征结果表明,P-Cu_(2)O的电化学活性表面积约为S-Cu_(2)O的1.75倍,且界面电荷转移电阻比S-Cu_(2)O低。在N_(2)和CO_(2)氛围下的线性伏安扫描(LSV)结果表明P-Cu_(2)O具有更高的CO_(2)催化活性。在气体扩散电极-流动电解池体系进行不同电位下催化剂的电催化还原CO_(2)反应,考察多孔结构对CO_(2)还原活性和C_(2)产物选择性的影响,结果表明,在电位为-1.0 V vs.RHE,电解质为2 mol·L^(-1)KOH时,P-Cu_(2)O的CO_(2)还原产物选择性达37.7%(C_(2)H_(4):25.6%,C_(2)H_(5)OH:12.1%),分电流密度达20.9 mA·cm^(-2),比S-Cu_(2)O提高了~28%。以^(∗)COR/[^(∗)COR/CO_((g))]计算关键中间体^(∗)CO深度转化率,结果表明P-Cu_(2)O的^(∗)CO深度转化明显高于S-Cu_(2)O。综上,P-Cu_(2)O对C_(2)产物选择性的提高归因于:多孔结构使P-Cu_(2)O具有高活性表面积,提供更多的CO_(2)还原活性位点,促进CO生成;空腔的结构有利于∗CO局域浓度提高,加速∗CO二聚反应生成C_(2)产物。为设计和开发电催化还原二氧化碳制多碳产物的Cu_(2)O基高效催化剂具有重要意义。 展开更多
关键词 电化学还原二氧化碳 铜基催化剂 多孔结构 C_(2)产物
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Chalcogen heteroatoms doped nickel-nitrogen-carbon single-atom catalysts with asymmetric coordination for efficient electrochemical CO_(2) reduction
11
作者 Jialin Wang Kaini Zhang +5 位作者 Ta Thi Thuy Ng Yiqing Wang Yuchuan Shi Daixing Wei Chung-Li Dong Shaohua Shen 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE CAS CSCD 2024年第9期54-65,共12页
The electronic configuration of central metal atoms in single-atom catalysts(SACs)is pivotal in electrochemical CO_(2) reduction reaction(eCO_(2)RR).Herein,chalcogen heteroatoms(e.g.,S,Se,and Te)were incorporated into... The electronic configuration of central metal atoms in single-atom catalysts(SACs)is pivotal in electrochemical CO_(2) reduction reaction(eCO_(2)RR).Herein,chalcogen heteroatoms(e.g.,S,Se,and Te)were incorporated into the symmetric nickel-nitrogen-carbon(Ni-N_(4)-C)configuration to obtain Ni-X-N_(3)-C(X:S,Se,and Te)SACs with asymmetric coordination presented for central Ni atoms.Among these obtained Ni-X-N_(3)-C(X:S,Se,and Te)SACs,Ni-Se-N_(3)-C exhibited superior eCO_(2)RR activity,with CO selectivity reaching~98% at-0.70 V versus reversible hydrogen electrode(RHE).The Zn-CO_(2) battery integrated with Ni-Se-N_(3)-C as cathode and Zn foil as anode achieved a peak power density of 1.82 mW cm^(-2) and maintained remarkable rechargeable stability over 20 h.In-situ spectral investigations and theoretical calculations demonstrated that the chalcogen heteroatoms doped into the Ni-N_(4)-C configuration would break coordination symmetry and trigger charge redistribution,and then regulate the intermediate behaviors and thermodynamic reaction pathways for eCO_(2)RR.Especially,for Ni-Se-N_(3)-C,the introduced Se atoms could significantly raise the d-band center of central Ni atoms and thus remarkably lower the energy barrier for the rate-determining step of ^(*)COOH formation,contributing to the promising eCO_(2)RR performance for high selectivity CO production by competing with hydrogen evolution reaction. 展开更多
关键词 Electrochemical CO_(2) reduction reaction Chalcogen heteroatoms Single-atom catalysts Asymmetric coordination CO production
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机器学习在固体氧化物燃料电池、锂电池、CO_(2)电还原催化剂中的研究进展 被引量:2
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作者 许建兵 李翰实 +2 位作者 谭济民 韩敏芳 陈迪 《硅酸盐学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期3021-3039,共19页
随着清洁能源系统的推广应用,锂离子电池、固体氧化物燃料电池作为清洁能源器件受到广泛的关注。然而,作为复杂的电力动力系统,电池的商用化一直面临长时间、多维度、高精度的性能预测需求,一些新型的电池性能预测方法仍处于起步探索阶... 随着清洁能源系统的推广应用,锂离子电池、固体氧化物燃料电池作为清洁能源器件受到广泛的关注。然而,作为复杂的电力动力系统,电池的商用化一直面临长时间、多维度、高精度的性能预测需求,一些新型的电池性能预测方法仍处于起步探索阶段。近年来,随着人工智能的普及与推广,机器学习这项基于传统人工神经网络的技术被国内外研究者所重视。机器学习等数据科学的最新进展为科学和工程界提供了灵活而快速的预测框架,在材料研发等方面显示出巨大的应用前景。本工作总结了采用机器学习方法用于固态氧化物燃料电池、锂电池、CO_(2)电化学还原催化剂的最新进展,并对未来的发展方向提出了若干建议。 展开更多
关键词 数据科学 机器学习 绿色能源 固态氧化物燃料电池 锂电池 二氧化碳电化学还原催化剂
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Photoelectrocatalysis for high‐value‐added chemicals production 被引量:2
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作者 Yucong Miao Mingfei Shao 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第3期595-610,共16页
Photoelectrocatalysis(PEC)is a promising approach that can convert renewable solar energy into chemical energy,while most concern is concentrated on PEC water splitting to obtain high‐value‐added fuel—hydrogen.In p... Photoelectrocatalysis(PEC)is a promising approach that can convert renewable solar energy into chemical energy,while most concern is concentrated on PEC water splitting to obtain high‐value‐added fuel—hydrogen.In practice,more economic benefits can be produced based on PEC technique,such as H_(2)O oxidative H_(2)O_(2) synthesis,organic selective oxidation,organic pollutants degradation and CO_(2) reduction.Although there are plenty of excellent reviews focusing on the PEC water splitting system,the production of various high‐value‐added chemicals in PEC systems has not been discussed synthetically.This Account will focus on the production process of various high‐value‐added chemicals through PEC technology.The photoelectrode design,reaction environment and working mechanisms of PEC systems are also discussed in detail.We believe that this comprehensive Account of the expanded application of photoelectrocatalysis can add an inestimable impetus to the follow‐up development of this technology. 展开更多
关键词 PHOTOELECTROCATALYSIS High‐value‐added chemicals PHOTOELECTRODE Organic oxidation Carbon dioxide reduction
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质子给受体对电催化反应影响的研究进展
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作者 朱凤 彭小连 张文彬 《应用化学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期666-680,共15页
质子给受体是众多电催化反应中重要的参与者,质子给受体种类和浓度对电催化反应速率甚至产物种类均会有显著影响。本文从电催化析氢、二氧化碳的电化学还原、电催化析氧及醇的电化学氧化生成醛酮的典型反应机理出发,总结这4种电催化反... 质子给受体是众多电催化反应中重要的参与者,质子给受体种类和浓度对电催化反应速率甚至产物种类均会有显著影响。本文从电催化析氢、二氧化碳的电化学还原、电催化析氧及醇的电化学氧化生成醛酮的典型反应机理出发,总结这4种电催化反应中所用质子给受体种类及质子转移路径等,探讨它们对电催化反应效率的影响。 展开更多
关键词 质子给/受体 析氢 二氧化碳电化学还原 析氧 醇电氧化
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Transition metal-nitrogen sites for electrochemical carbon dioxide reduction reaction 被引量:4
15
作者 Chengcheng Yan Long Lin +1 位作者 Guoxiong Wang Xinhe Bao 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期23-37,共15页
Electrochemical CO2 reduction reaction(CO2RR)powered by renewable electricity has emerged as the most promising technique for CO2 conversion,making it possible to realize a carbon‐neutral cycle.Highly efficient,robus... Electrochemical CO2 reduction reaction(CO2RR)powered by renewable electricity has emerged as the most promising technique for CO2 conversion,making it possible to realize a carbon‐neutral cycle.Highly efficient,robust,and cost‐effective catalysts are highly demanded for the near‐future practical applications of CO2RR.Previous studies on atomically dispersed metal‐nitrogen(M‐Nx)sites constituted of earth abundant elements with maximum atom‐utilization efficiency have demonstrated their performance towards CO2RR.This review summarizes recent advances on a variety of M‐Nx sites‐containing transition metal‐centered macrocyclic complexes,metal organic frameworks,and M‐Nx‐doped carbon materials for efficient CO2RR,including both experimental and theoretical studies.The roles of metal centers,coordinated ligands,and conductive supports on the intrinsic activity and selectivity,together with the importance of reaction conditions for improved performance are discussed.The mechanisms of CO2RR over these M‐Nx‐containing materials are presented to provide useful guidance for the rational design of efficient catalysts towards CO2RR. 展开更多
关键词 Electrochemical carbon dioxide reduction reaction Metal‐nitrogen sites Metal‐nitrogen containing macrocyclic complexes Metal organic frameworks Zeolitic imidazolate frameworks Carbon material doped with metal‐nitrogen sites
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Guanine-regulated proton transfer enhances CO_(2)-to-CH_(4) selectivity over copper electrode
16
作者 Jun Gong Jinmeng Li +7 位作者 Chang Liu Fengyuan Wei Jinlong Yin Wenzheng Li Li Xiao Gongwei Wang Juntao Lu Lin Zhuang 《Chinese Journal of Catalysis》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第12期3101-3106,共6页
Electrocatalytic CO_(2) reduction has attracted growing attention as a promising route to realize artificial carbon recycling.Proton transfer plays an essential role in CO_(2) reduction and dramatically impacts produc... Electrocatalytic CO_(2) reduction has attracted growing attention as a promising route to realize artificial carbon recycling.Proton transfer plays an essential role in CO_(2) reduction and dramatically impacts product distribution.However,the precise control of proton transfer during CO_(2) reduction remains challenging.In this study,we present a well-controlled proton transfer through the modification of several purines with similar molecular structures,and reveal a direct correlation between surface proton transfer capability and CO_(2) reduction selectivity over Cu electrode.With a moderate proton transfer capability,the guanine modification can remarkably boost CH_(4) production and suppress C2 products formation.In-situ ATR-SEIRAS suggests a weakened^(*)CO intermediate adsorption and a relatively low local pH environment after the guanine modification,which facilitates the^(*)CO protonation and detachment for CH_(4) generation. 展开更多
关键词 CO_(2)electroreduction Surface modification GUANINE Proton transfer METHANE Copper
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脉冲电催化的研究进展及性能强化机制 被引量:1
17
作者 王金格 周伟 +2 位作者 李佳轶 丁雅妮 高继慧 《化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1555-1568,共14页
基于电催化的能源转化、化学品合成及污染物降解技术是解决能源与环境问题的重要方式.一些研究已经证明,通过简单地施加周期性切换电位的脉冲供电策略,将会有效提升电催化性能.本文对脉冲供电策略在电化学高级氧化、电化学二氧化碳还原... 基于电催化的能源转化、化学品合成及污染物降解技术是解决能源与环境问题的重要方式.一些研究已经证明,通过简单地施加周期性切换电位的脉冲供电策略,将会有效提升电催化性能.本文对脉冲供电策略在电化学高级氧化、电化学二氧化碳还原、有机电合成、电解水制氢等经典电化学体系中的应用及研究进展进行了综述,并具体分析了其对各类电催化反应性能的强化机制,这些机制主要包括:通过周期性更新能斯特扩散层的物质浓度以增强催化活性;通过动态调控中间体吸附能以提高催化选择性;通过维持催化剂表面处于非平衡状态,避免催化剂失活以提高催化剂的稳定性.最后,本文展望了脉冲电催化未来所面临的机遇与挑战. 展开更多
关键词 脉冲电催化 电化学高级氧化 电化学二氧化碳还原 有机电合成 电解水制氢
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Reticular chemistry in electrochemical carbon dioxide reduction 被引量:4
18
作者 Yanfang Wang Yuexiang Li +3 位作者 Zhenyu Wang Phoebe Allan Fucai Zhang Zhouguang Lu 《Science China Materials》 SCIE EI CSCD 2020年第7期1113-1141,共29页
Electrochemical CO2 reduction(ECR)represents a promising strategy for utilizing CO2,an industrial waste,as an abundant and cheap carbon source for organic synthesis as well as storing intermittent renewable electricit... Electrochemical CO2 reduction(ECR)represents a promising strategy for utilizing CO2,an industrial waste,as an abundant and cheap carbon source for organic synthesis as well as storing intermittent renewable electricity from renewable sources.Efficient electrocatalysts allowing CO2 to be reduced selectively and actively are crucial since the ECR is a complex and sluggish process producing a variety of products.Metal-organic frameworks(MOFs)and covalentorganic frameworks(COFs)have emerged as versatile materials applicable in many fields due to their unique properties including high surface areas and tunable pore channels.Besides,the emerging reticular chemistry makes tuning their features on the atomic/molecular levels possible,thereby lending credence to the prospect of their utilizations.Herein,an overview of recent progress in employing framework material-based catalysts,including MOFs,COFs and their derivatives,for ECR is provided.The pertinent challenges,future trends,and opportunities associated with those systems are also discussed. 展开更多
关键词 reticular chemistry MOFS COFs ELECTROCHEMISTRY carbon dioxide reduction
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Spontaneously producing syngas from MFC-MEC coupling system based on biocompatible bifunctional metal-free electrocatalyst 被引量:1
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作者 Wei Wang Rahul Anil Borse +1 位作者 Jiafang Xie Yaobing Wang 《Science China Materials》 SCIE EI CSCD 2021年第3期592-600,共9页
The preparation of high-value fuels and chemicals through the electrochemical carbon dioxide reduction reaction(CDRR)is of great significance to the virtuous cycle of carbon dioxide.However,due to the high overpotenti... The preparation of high-value fuels and chemicals through the electrochemical carbon dioxide reduction reaction(CDRR)is of great significance to the virtuous cycle of carbon dioxide.However,due to the high overpotential involved in this reaction,high power consumption and high-cost noble-metal-based catalysts are required for driving this process.Herein,the electrochemical CDRR was achieved on biocompatible metal-free nitrogen,phosphorus co-doped carbon-based materials(NP-C)in the microbial fuel cell-microbial electrolysis cell(MFC-MEC)coupling system.As the bioelectrochemistry in MFC supplied power to drive the electrocatalysis in MEC,syngas was spontaneously produced from this coupling system without external energy input.With the NP-C materials as the excellent bifunctional electrocatalyst for the CDRR and oxygen reduction reaction(ORR),the current density of the MEC reached−0.52 mA cm^−2,and the Faradaic efficiencies(FEs)of CO and H2 were 60%and 40%,respectively,at a load resistance of 10Ω.Moreover,the CO/H2 product ratio can be changed by adjusting the load resistance,which will widely meet various demand of syngas usage in further reactions.This study provides a spontaneous and tunable production of syngas in biogas digesters via a electrochemical strategy. 展开更多
关键词 spontaneous production SYNGAS MFC-MEC coupling system N/P-co-doped carbon electrocatalyst
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Electrochemical reduction of CO_2 to CO using graphene oxide/carbon nanotube electrode in ionic liquid/acetonitrile system 被引量:6
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作者 Qinggong Zhu Jun Ma +4 位作者 Xinchen Kang Xiaofu Sun Jiayin Hu Guanying Yang Buxing Han 《Science China Chemistry》 SCIE EI CAS CSCD 2016年第5期551-556,共6页
Electrochemical reduction of CO_2 to CO is an interesting topic. In this work, we prepared metal-free electrodes by depositing graphene oxide(GO), multi-walled carbon nanotube(MWCNT), and GO/MWCNT composites on carbon... Electrochemical reduction of CO_2 to CO is an interesting topic. In this work, we prepared metal-free electrodes by depositing graphene oxide(GO), multi-walled carbon nanotube(MWCNT), and GO/MWCNT composites on carbon paper(CP) using electrophoretic deposition(EPD) method. The electrodes were characterized by different methods, such as X-ray diffraction(XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy(XPS). The electrochemical reduction of CO_2 to CO was conducted on the electrodes in 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate([Bmim]BF4)/acetonitrile(Me CN) electrolyte, and the composition of the electrolyte influenced the reaction significantly. It was demonstrated that GO/MWCNT-CP electrode was very effective for the reaction in IL(90 wt%)/Me CN binary mixture, the Faradaic efficiency of CO and current density were even higher than those on Au and Ag electrodes in the same electrolyte. 展开更多
关键词 carbon dioxide electrochemical reduction carbon monoxide electrophoretic deposition carbon based materials
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