Fe-N5位点负载多孔碳催化剂,具有高度暴露以及高本征活性同步提升CO2加氢催化及氢泵传质特性。不同于文献报道的金属节点取代或空穴包覆,本课题组提出金属前驱体升华-扩散策略,将Fe位点锚固在3D多孔碳表面,显著提升了活性位点的可接触性,结合电化学氢泵气体扩散电极能够有效促进反应物及产物传质。EXAFS分析表明,该催化剂金属位点为平面FeN4与轴向吡啶氮配位形成的FeN5结构,能够有效降低FeN4的d带中心,削弱FeN4对*CO的吸附(图5),在宽阴极电压范围内(−0.4 ~ −1.0 V vs. RHE),对CO电流效率超过95%。
图1:(a) Fe-SA/ZIF的制备过程。(b) Fe单原子锚定在碳基体外表面的的HAADF-STEM图谱。(c) FeN4结构与吡啶氮配位协同协同催化CO2加氢。
Huiyuan Cheng, Xuemei Wu *, Xiangcun Li, Yayun Zhang, Manman Feng, Zihao Fan, Gaohong He *. Zeolitic imidazole framework-derived FeN5-doped carbon as superior CO2 electrocatalysts. Journal of catalysis. 2021. DOI: 10. 1016/j. jcat.2020.12.032