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Tunable Syngas Production through CO2 Electroreduction on Cobalt-Carbon Composite Electrocatalyst.
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-02-14 , DOI: 10.1021/acsami.9b21216 Rahman Daiyan 1 , Rui Chen 1 , Priyank Kumar 1 , Nicholas M Bedford 1 , Jiangtao Qu 2, 3 , Julie M Cairney 2, 3 , Xunyu Lu 1 , Rose Amal 1
ACS Applied Materials & Interfaces ( IF 8.3 ) Pub Date : 2020-02-14 , DOI: 10.1021/acsami.9b21216 Rahman Daiyan 1 , Rui Chen 1 , Priyank Kumar 1 , Nicholas M Bedford 1 , Jiangtao Qu 2, 3 , Julie M Cairney 2, 3 , Xunyu Lu 1 , Rose Amal 1
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Controllable concomitant production of CO and H2 (syngas) during electrochemical CO2 reduction reactions (CO2RR) is expected to improve the commercial feasibility of the technology to mitigate CO2 emissions as the generated syngas can be converted into useful chemicals using the commercial Fischer-Tropsch (FT) process. Herein, we demonstrate the ability of a Co single-atom-decorated N-doped graphitic carbon shell-encapsulated cobalt nanoparticle electrocatalyst (referred as Co@CoNC-900) to controllably produce syngas at low overpotentials during CO2RR. Through the engineering and modulation of dual active sites for CO2RR (modified carbon shell with encapsulated Co) and hydrogen evolution reaction (Co-N4 moieties) within Co@CoNC by varying the annealing temperature, we are able to tune the H2: CO ratio from 1: 2 to 1: 1 to 3: 2 over a wide range of applied potentials (-0.5 V to -0.8 V versus reversible hydrogen electrode, RHE). This versatile control of H2: CO ratio in CO2RR reaction brings up significant opportunity of using CO2 and H2O and renewable energy for producing a range of chemicals.
中文翻译：
通过钴碳复合电催化剂上的CO2电还原可调节合成气生产。
由于电化学产生的合成气可以通过商业费-托技术转化为有用的化学物质，因此在电化学减少二氧化碳的反应过程中，可控制的同时产生二氧化碳和氢气（合成气）将改善该技术减轻二氧化碳排放的商业可行性。 ）过程。在本文中，我们证明了Co2原子修饰的N掺杂的N掺杂石墨碳壳包裹的钴纳米粒子电催化剂（称为Co @ CoNC-900）可控地产生低CO2RR合成气的能力。通过设计和调节CO2RR（带有封装的Co的改性碳壳）和Co @ CoNC中的氢析出反应（Co-N4部分）的两个活性位点，通过改变退火温度，我们可以调节H2：CO的比值1：2至1：1至3：2在较宽的施加电位范围内（相对于可逆氢电极，RHE为-0.5 V至-0.8 V）。在CO2RR反应中对H2：CO比的这种多功能控制为利用CO2和H2O以及可再生能源生产一系列化学品提供了巨大的机会。
更新日期：2020-02-17
中文翻译：
通过钴碳复合电催化剂上的CO2电还原可调节合成气生产。
由于电化学产生的合成气可以通过商业费-托技术转化为有用的化学物质，因此在电化学减少二氧化碳的反应过程中，可控制的同时产生二氧化碳和氢气（合成气）将改善该技术减轻二氧化碳排放的商业可行性。 ）过程。在本文中，我们证明了Co2原子修饰的N掺杂的N掺杂石墨碳壳包裹的钴纳米粒子电催化剂（称为Co @ CoNC-900）可控地产生低CO2RR合成气的能力。通过设计和调节CO2RR（带有封装的Co的改性碳壳）和Co @ CoNC中的氢析出反应（Co-N4部分）的两个活性位点，通过改变退火温度，我们可以调节H2：CO的比值1：2至1：1至3：2在较宽的施加电位范围内（相对于可逆氢电极，RHE为-0.5 V至-0.8 V）。在CO2RR反应中对H2：CO比的这种多功能控制为利用CO2和H2O以及可再生能源生产一系列化学品提供了巨大的机会。
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