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1.
By using angle resolved photoemission spectroscopy, we investigate the electronic structures of Pt-skin layer of Pt–Co and Pt–Ni alloys with CO molecules on the surface. Measured Fermi surface maps and band dispersions reflect the signatures of chemical bonding between Pt-skin layer and CO molecules. Furthermore, the degree of chemical bonding strength of CO molecules, estimated from the energy shift of the participating bands, is found to be reduced on both Pt bimetallic alloys. Our results show how the surface band structure of Pt bimetallic alloys is modified with molecular orbitals of CO molecules on the surface, revealing the important role of the electronic structure in the determination of chemical properties of bimetallic alloys.  相似文献   
2.
化石燃料的燃烧和其他人类活动排放了大量的CO2气体,引发了诸多环境问题。电催化CO2还原反应(CO2RR)可以储存间歇可再生能源,实现人为闭合碳循环,被认为是获得高附加值化学品和燃料的有效途径。电催化CO2RR涉及多个电子-质子转移步骤,其中*CO通常被认为是关键中间体。铜由于对*CO具有合适的吸附能,已被广泛证明是唯一能够有效地将CO2还原为碳氢化合物和含氧化合物的金属催化剂。然而,纯Cu稳定性差、产品选择性低、过电位高,阻碍了工业级多碳产品的生产。构筑Cu基串联催化剂是提高CO2RR性能的一种有前途的策略。本文首先介绍电催化CO2RR的反应路线和串联机理。然后,系统地总结铜基串联催化剂对电催化CO2RR的最新研究进展。最后,提出合理设计和可控合成新型电催化CO2RR串联催化剂面临的挑战和机遇。  相似文献   
3.
Photocatalytic CO2 reduction to C1 fuels is considered to be an important way for alleviating increasingly serious energy crisis and environmental pollution. Due to the environment-friendly, simple preparation, easy formation of highly-stable metal-nitrogen(M-Nx) coordination bonds, and suitable band structure, polymeric carbon nitride-based single-atom catalysts(C3N4-based SACs) are expected to become a potential for CO2 reduction under visible-light irradiation. In this review, we summarize the recent advancement on C3N4-based SACs for photocatalytic CO2 reduction to C1 products, including the reaction mechanism for photocatalytic CO2 reduction to C1 products, the structure and synthesis methods of C3N4-based SACs and their applications toward photocatalytic CO2 reduction reaction(CO2RR) for C1 production. The current challenges and future opportunities of C3N4-based SACs for photoreduction of CO2 are also discussed.  相似文献   
4.
为减缓温室效应,将CO_(2)转换成高附加值的甲醇是减少CO_(2)排放的有效途径,而高效催化剂是CO_(2)加氢制甲醇反应规模化的关键.可调控合成的具有量子尺寸效应的纳米催化剂在该反应上具有独特的优势.因此我们深入探讨了反应机理,综述了纳米材料在CO_(2)加氢制甲醇中的研究进展,最后给出了高效催化剂可能的发展方向.  相似文献   
5.
Exploring advanced electrocatalysts for electrocatalytic hydrogen evolution is highly desired but remains a challenge due to the lack of an efficient preparation method and reasonable structural design. Herein, we deliberately designed novel Ag/WO3?x heterostructures through a supercritical CO2‐assisted exfoliation‐oxidation route and the subsequent loading of Ag nanoparticles. The ultrathin and oxygen vacancies‐enriched WO3?x nanosheets are ideal substrates for loading Ag nanoparticles, which can largely increase the active site density and improve electron transport. Besides, the resultant WO3?x nanosheets with porous structure can form during the electrochemical cycling process induced by an electric field. As a result, the exquisite Ag/WO3?x heterostructures show an enhanced hydrogen evolution reaction (HER) activity with a low onset overpotential of ≈30 mV, a small Tafel slope of ≈40 mV dec?1 at 10 mA cm?2, and as well as long‐term durability. This work sheds light on material design and preparation, and even opens up an avenue for the development of high‐efficiency electrocatalysts.  相似文献   
6.
李鑫  张太阳  王甜  赵一新 《化学学报》2019,77(11):1075-1088
太阳能驱动光催化反应降解污染物、制备化学燃料或其他高附加值产品是绿色化学和可再生能源研究的重要方向.近年来,在传统的金属氧化物半导体材料之外,金属卤化物钙钛矿类化合物凭借其优异的光电特性也被逐步应用于高效光催化反应中.这篇文章综述了以铅卤钙钛矿为主的金属卤化物钙钛矿材料近年来在光催化领域的研究进展,总结了金属卤化物钙钛矿材料在光(电)催化产氢、CO2还原反应和有机物高附加值转化反应中的应用与反应机制及其关键挑战,最后展望了高效稳定的金属卤化物钙钛矿光催化剂的发展方向和前景.  相似文献   
7.
Poly(methyl methacrylate) (PMMA) nanoparticles with a sensitive CO2‐responsive hydrophilic/hydrophobic surface that confers controlled dispersion and aggregation in water were prepared by emulsion polymerization at 50 °C under CO2 bubbling using amphiphilic diblock copolymers of 2‐dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and N‐isopropyl acrylamide (NIPAAm) as an emulsifier. The amphiphilicity of the hydrophobic–hydrophilic diblock copolymer at 50 °C was triggered by CO2 bubbling in water and enabled the copolymer to serve as an emulsifier. The resulting PMMA nanoparticles were spherical, approximately 100 nm in diameter and exhibited sensitive CO2/N2‐responsive dispersion/aggregation in water. Using copolymers with a longer PNIPAAm block length as an emulsifier resulted in smaller particles. A higher concentration of copolymer emulsifier led to particles with a stickier surface. Given its simple preparation and reversible CO2‐triggered amphiphilic behavior, this newly developed block copolymer emulsifier offers a highly efficient route toward the fabrication of sensitive CO2‐stimuli responsive polymeric nanoparticle dispersions. © 2019 Wiley Periodicals, Inc. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 2019, 57, 2149–2156  相似文献   
8.
Polynary single‐atom structures can combine the advantages of homogeneous and heterogeneous catalysts while providing synergistic functions based on different molecules and their interfaces. However, the fabrication and identification of such an active‐site prototype remain elusive. Here we report isolated diatomic Ni‐Fe sites anchored on nitrogenated carbon as an efficient electrocatalyst for CO2 reduction. The catalyst exhibits high selectivity with CO Faradaic efficiency above 90 % over a wide potential range from ?0.5 to ?0.9 V (98 % at ?0.7 V), and robust durability, retaining 99 % of its initial selectivity after 30 hours of electrolysis. Density functional theory studies reveal that the neighboring Ni‐Fe centers not only function in synergy to decrease the reaction barrier for the formation of COOH* and desorption of CO, but also undergo distinct structural evolution into a CO‐adsorbed moiety upon CO2 uptake.  相似文献   
9.
杨漂萍  李璐璐  赵志坚  巩金龙 《催化学报》2021,42(5):817-823,中插24-中插28
以可再生能源为能量来源,在水溶液中进行的光(电)催化CO2还原生成高附加值化学品和燃料是解决能源危机与环境污染的有效途径之一.CO是一种简单却很重要的CO2还原产物,它可以作为水煤气变换反应与费托合成的重要原料.具有较高CO选择性的贵金属纳米颗粒催化剂(如Au和Pd)一直受到研究者的广泛关注.一般来说,金属颗粒催化剂的催化性能与粒径大小密切相关,即所谓的粒径效应.然而在实际的理论计算研究中,由于受到计算能力的限制,催化剂模型都仅局限于简单的周期性模型或小的金属团簇模型,无法准确描述真实颗粒上复杂的反应位点的性质,导致了对催化行为的误解.因此,建立更加真实的颗粒模型对探究纳米颗粒催化剂上活性位点的性质,解释其粒径效应至关重要.本文旨在阐述Au与Pd纳米颗粒催化剂不同活性位点上CO2还原反应与产H2副反应的竞争机制,并解释Au与Pd纳米颗粒催化剂在CO2电还原中表现出不同粒径效应的原因.本文基于密度泛函理论,采用VASP软件,BEEF-vdW泛函进行计算.分别建立了原子数为55,147,309和561的颗粒模型和高CO*覆盖度模型,避免了传统周期性模型的局限性,探究了金属颗粒催化剂不同反应位点上的CO选择性.结果表明,对于颗粒模型来说,(100)位点对CO的选择性优于边缘位点;但对于周期性模型来说,Au(211)对CO的选择性则优于Au(100).产生这种反差的主要原因在于Au颗粒的边缘位点对H*的吸附过强.通过对比,我们直观地展现了颗粒模型上平面位点和Edge位点与相对应的周期性模型上CO选择性的区别,突出了模型选择对揭示活性位点性质的重要性.在此基础上,通过计算理论CO法拉第效率,发现Au颗粒随着粒径的减小,CO选择性降低,与实验的趋势一致.对于Pd催化剂来说,低覆盖度模型无法正确预测活性位点的性质;而高CO覆盖度的情况下,Pd颗粒的边缘位点对COOH*吸附能更强,这是导致边缘位点上CO选择性更高的主要原因.同样通过计算理论CO法拉第效率,发现随着粒径的减小,Pd颗粒上CO选择性升高.本文不仅成功揭示了Au与Pd颗粒催化剂上活性位点的性质,对粒径效应做出了合理解释,也强调了合理的计算模型是理论研究的基础.  相似文献   
10.
随着全球人为温室气体排放量(主要是甲烷和二氧化碳)的增加,全球变暖的趋势逐渐增加,因此,迫切需要通过各种技术来捕获和利用这些温室气体.甲烷干气重整反应(DRM)可以有效地将甲烷和二氧化碳这两种资源丰富、价格低廉的温室气体转化为高附加值化学品,减少它们向大气排放.尽管DRM工艺的应用具有许多优势,但是反应期间碳沉积和活性组分的烧结是阻碍其工业应用的两个主要原因.这些碳沉积物可能覆盖活性中心或阻塞催化剂的孔道,从而导致催化剂活性降低.镍基催化剂因其价格低廉、初始活性高和资源丰富而得到广泛的应用.但应用于DRM反应的Ni基催化剂在反应中容易烧结和积碳,导致催化剂迅速失活.为解决上述问题,本文从三功能策略角度出发,即SiO2壳层的限域作用和Ni-Ce之间的协同作用以及CeO2的消除积碳作用,采用原位一锅法设计合成了一种限域型Ni-CeO2核壳结构催化剂(Ni-CeO2@SiO2).通过X射线衍射、透射电子显微镜、能量色散X射线光谱、N2吸附/脱附、氢气程序升温还原和脱附、氧气程序升温脱附、拉曼光谱、热重分析和原位漫反射红外傅里叶变换光谱测试对催化剂进行了系统的表征,来揭示催化剂的理化性质和反应机理.催化剂应用于甲烷干气重整反应结果表明,在温度区间为550~800℃时,与传统浸渍法合成的催化剂相比,Ni-CeO2@SiO2催化剂具有更高的活性.高温800℃下的稳定性测试结果显示,传统浸渍法合成的催化剂在反应20 h后就出现了大量的积碳且活性下降明显;而Ni-CeO2@SiO2催化剂在800℃下反应100 h后未检测到积碳,并且催化剂中的Ni纳米颗粒的平均粒径从5.01 nm仅增长到5.77 nm,表现出很好的高温抗积碳和耐烧结性能.值得注意的是,Ni-CeO2@SiO2催化剂在低温600℃(形成碳沉积的最可能温度区域)下反应20h后也未检测到积碳的形成,表现出催化剂良好的低温稳定性和抗积碳性能.这可能归因于对Ni-CeO2@SiO2催化剂的三功能作用,即多孔二氧化硅壳层的限域作用、Ni与CeO2之间强的金属-金属氧化物相互作用以及具有丰富活性氧物种CeO2的消除积碳的作用.通过原位漫反射红外傅里叶变换光谱测试来探究反应机理.结果 表明,DRM反应在Ni-CeO2@SiO2催化剂上遵循L-H机理,添加CeO2可以消除碳沉积并促进CO2活化.该三功能策略为设计其他应用于DRM的高性能催化剂提供了指导,有望加快该工艺的工业化.  相似文献   
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