厦大伊晓东/陈洲AFM: 电重构诱导的应变调节协同Ag-In-S,催化剂实现高效催化CO2还原为甲酸盐

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on style="white-space: normal; margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">电催化{attr}3225{/attr}2还原{attr}3132{/attr}(CO2RR)是实现碳中和目标并有可能将CO2转化为有价值的燃料或化学品的有效的途径。同时,以低成本和高性能的方式设计一种高效的电催化剂以在CO2RR过程中提供高产率的甲酸盐,具有基础性和实际意义。

基于此,厦门大学伊晓东陈洲等通过原位电化学还原AgIn5S8和AgInS2,重建了两个具有反表面应变的AgIn2@In和AgIn2@In4Ag9准核壳结构,用于有效地电催化CO2生成甲酸盐。
Ag和S的引入提高了催化剂在H电池和流通池系统中甲酸盐的电流密度、法拉第效率和操作稳定性:在流通池系统中,优化的Ag-In-S双金属催化剂在≈-0.951 VRHE下的FEHCOO-≈94.0%,JHCOO-超过-560.0 mA cm-2,远远超过未修饰的In催化剂。此外,AgInS2电催化剂在100 mA cm-2电流密度下表现出135 h的长期稳定性,具有商业化潜力。
实验和密度泛函理论(DFT)计算表明,AgIn5S8和AgInS2中的电重构诱导应变促进了电子转移速率并降低了关键中间体*OCHO形成的能垒,从而提高了CO2RR的活性。此外,与压缩应变相比,拉伸应变似乎对降低CO2RR的吉布斯自由能的影响更大,这解释了为什么AgInS2与AgIn5S8相比具有更好的内在活性。
这项工作不仅阐述了应变如何在In基催化剂中对CO2RR起作用,而且还为设计其他具有调节应变的双金属电催化剂以实现有效的CO2或其他小分子活化提供了一条新途径。

Electro-Reconstruction-Induced Strain Regulation and Synergism of Ag-In-S toward Highly Efficient CO2 Electrolysis to Formate. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202113075


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