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第一作者：Yangbo Ma, Mingzi Sun, Hongming Xu, Qinghua Zhang

通訊作者：范戰(zhàn)西，黃勃龍?，邵敏華，谷林

通訊單位：香港城市大學(xué)，香港理工大學(xué)，香港科技大學(xué)，清華大學(xué)

論文速覽

銅（Cu）納米材料是二氧化碳還原反應(yīng)（CO₂RR）中用于高價(jià)值多碳生產(chǎn)的一種獨(dú)特的電催化劑，在實(shí)現(xiàn)碳中和方面具有巨大的潛力。然而，Cu納米材料的相工程仍然具有挑戰(zhàn)性，特別是對(duì)于非常規(guī)相Cu基不對(duì)稱異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。

本研究成功在非傳統(tǒng)相的金（Au）納米棒上通過位點(diǎn)選擇性生長銅(Cu)，制備出三種不同的異質(zhì)結(jié)構(gòu)：fcc-2H-fcc Au-Cu Janus納米結(jié)構(gòu)(JNSs)、fcc-2H-fcc Au-Cu 共軸異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)(CAHs)和fcc-2H-fcc Au-Cu 核殼納米結(jié)構(gòu)(CSNs)。

這些結(jié)構(gòu)在CO₂RR中表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，特別是fcc-2H-fcc Au-Cu JNSs，在H-型電池中對(duì)乙烯和多碳產(chǎn)品的法拉第效率（FE）分別達(dá)到55.5%和84.3%。原位表征和理論計(jì)算表明，Au-Cu JNSs中2H-Au和2H-Cu域的共暴露多樣化了CO*的吸附構(gòu)型，促進(jìn)了CO*溢流和隨后的C-C偶聯(lián)，降低了生成乙烯的能量障礙。

圖文導(dǎo)讀

圖1：fcc-2H-fcc Au-Cu?JNSs的合成及結(jié)構(gòu)表征。

圖2：fcc-2H-fcc Au-Cu CAHs和CSNs的結(jié)構(gòu)表征，包括透射電子顯微鏡(TEM)圖像、高角環(huán)形暗場(chǎng)掃描TEM(HAADF-STEM)圖像。

圖3：fcc-2H-fcc Au-Cu異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的x射線吸收光譜分析。

圖4：異相fcc-2H-fcc Au-Cu雜相結(jié)構(gòu)的電催化性能。

圖5：fcc-2H-fcc Au-Cu JNSs上電化學(xué)CO₂RR的原位機(jī)理研究。

圖6：異相Au-Cu?JNSs中CO₂RR的理論研究。

總結(jié)展望

本研究成功實(shí)現(xiàn)了在非傳統(tǒng)相Au納米棒上的Cu位點(diǎn)選擇性生長，制備出了三種高效的CO₂電還原催化劑。特別是fcc-2H-fcc Au-Cu JNSs因其獨(dú)特的2H-Au和2H-Cu域共暴露，展現(xiàn)出了卓越的催化性能。

本工作不僅為非對(duì)稱非傳統(tǒng)相異質(zhì)納米結(jié)構(gòu)的可控合成提供了一種可行策略，而且通過相工程為設(shè)計(jì)高性能CO₂RR催化劑鋪平了道路，為實(shí)際應(yīng)用中的CO₂高效轉(zhuǎn)化提供了新的可能性。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Site-selective growth of fcc-2H-fcc copper on unconventional phase metal nanomaterials for highly efficient tandem CO₂ electroreduction

期刊：Advanced Materials

DOI：10.1002/adma.202402979

原創(chuàng)文章，作者：wang，如若轉(zhuǎn)載，請(qǐng)注明來源華算科技，注明出處：http://www.xiubac.cn/index.php/2024/06/03/1ce9b008fd/

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