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葉汝全等Nat. Catal.：CNTs載體增強分子電催化劑的活性！
來源： 時間：2023-09-01 16:19:12 瀏覽：2440次

第一作者：Jianjun Su、Charles B. Musgrave III

通訊作者：葉汝全教授、William A. Goddard III

通訊單位：香港城市大學、加州理工學院

DOI: 10.1038/s41929-023-01005-3


01

研究背景

支撐誘發應變工程有助于調控二維（2D）材料的性能，但由于平面分子的橫向尺寸小于2 nm，控制其應變在技術上還具有挑戰性，同時應變對分子性質的影響仍然知之甚少。基于此，香港城市大學葉汝全教授和加州理工學院William A. Goddard III等人報道了碳納米管（CNTs）在多相電催化中的作用。由于近年來合成和純化技術的進步，CNTs的直徑可以控制在2 nm到50 nm之間，使其成為在亞2 nm平面分子中誘導應變的理想載體。在文中，作者合成了單壁碳納米管（SWCNTs）負載分散的酞菁鈷（CoPc），即CoPc/SWCNTs，并用于CO2還原。


02

文章要點

1、通過X射線光譜和其他光譜結合，作者研究了在不同碳納米管上單分散前后分子CoPc的結構，觀察到SWCNTs存在明顯的分子畸變和強烈的分子-碳納米管相互作用，并通過密度泛函理論（DFT）計算得到證實。作者發現增加的分子曲率加強了*CO的吸收，使得進一步還原為甲醇，而平坦的CoPc有利于CO的解吸，從而形成CO作為主要產物。

2、在串聯流動電解槽中，CoPc/SWCNTs催化CO2還原時，實現了超過90 mA cm-2的甲醇局部電流密度，選擇性大于60%，超過了寬多壁CNTs的16.6%。

3、此外，對比CoPc/MWCNTs，扭曲的CoPc/SWCNTs的甲醇法拉第效率（FEMeOH）提高了385%。作者還將這些發現擴展到SWCNTs的氧還原反應（ORR）和CO2RR研究，它們也表現出應變依賴性的催化活性。


03

圖文展示

 

圖1. CoPc在不同CNTs上的形態

 

圖2. X射線光譜表征

 

圖3.電化學CO2還原性能

 

圖4.量子力學計算的力學見解

 

圖5. 負載其他分子的性能

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全部 3小時前 四川
文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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