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Enhancing CO2 electroreduction with decamethylcucurbit[5]uril-alkaline earth metal modified Pd nanoparticles
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-10-31 , DOI: 10.1039/d4qi02135e Tao Shao, Xianmeng Song, Zongnan Wei, Shuaibing Yang, Siying Zhang, Rong Cao, Minna Cao
Inorganic Chemistry Frontiers ( IF 6.1 ) Pub Date : 2024-10-31 , DOI: 10.1039/d4qi02135e Tao Shao, Xianmeng Song, Zongnan Wei, Shuaibing Yang, Siying Zhang, Rong Cao, Minna Cao
The electrochemical CO2 reduction reaction (CO2RR) offers a promising pathway to convert CO2 into value-added chemicals, with CO production being a primary target. While the conversion of CO2 to CO hinges on the delicate balance of *COOH and *CO binding energies, this study introduces a series of Pd-based hybrid catalysts, Me10CB[5]–M/Pd (M = Sr, Ca, and Cd), to address this challenge. The catalysts were synthesized via thermal treatment of supramolecular precursors formed by Me10CB[5], M2+, and [PdCl4]2− ions. Notably, Me10CB[5]–Sr/Pd exhibited exceptional CO selectivity (91.3% FECO at −0.7 V vs. RHE) and long-term stability. The incorporation of Me10CB[5]–Sr into the Pd catalyst system enhanced CO2 adsorption, modulated the electronic structure of Pd, and optimized the adsorption/desorption energies of critical intermediates, ultimately leading to superior CO2RR performance. This work underscores the potential of supramolecular engineering in designing high-performance electrocatalysts for CO2 conversion.
中文翻译:
用十甲基葫芦[5]尿基-碱土金属改性的 Pd 纳米颗粒增强 CO2 电还原
电化学 CO2 还原反应 (CO2RR) 为将 CO2 转化为增值化学品提供了一条有前途的途径,其中 CO 生产是主要目标。虽然 CO2 到 CO 的转化取决于 *COOH 和 *CO 结合能的微妙平衡,但本研究引入了一系列基于 Ple 的杂化催化剂 Me10CB[5]–M/Pd(M = Sr、Ca 和 Cd)来应对这一挑战。催化剂是通过对由 Me10CB[5]、M2+ 和 [PdCl4]2− 离子形成的超分子前驱体进行热处理合成的。值得注意的是,Me10CB[5]–Sr/Pd 表现出优异的 CO 选择性(在 -0.7 V 与 RHE 时为 91.3% FECO)和长期稳定性。将 Me10CB[5]-Sr 掺入 Pd 催化剂体系中增强了 CO 2 吸附,调节了Pd 的电子结构,并优化了关键中间体的吸附/解吸能,最终实现了卓越的 CO2RR 性能。这项工作强调了超分子工程在设计用于 CO2 转化的高性能电催化剂方面的潜力。
更新日期:2024-10-31
中文翻译:
用十甲基葫芦[5]尿基-碱土金属改性的 Pd 纳米颗粒增强 CO2 电还原
电化学 CO2 还原反应 (CO2RR) 为将 CO2 转化为增值化学品提供了一条有前途的途径,其中 CO 生产是主要目标。虽然 CO2 到 CO 的转化取决于 *COOH 和 *CO 结合能的微妙平衡,但本研究引入了一系列基于 Ple 的杂化催化剂 Me10CB[5]–M/Pd(M = Sr、Ca 和 Cd)来应对这一挑战。催化剂是通过对由 Me10CB[5]、M2+ 和 [PdCl4]2− 离子形成的超分子前驱体进行热处理合成的。值得注意的是,Me10CB[5]–Sr/Pd 表现出优异的 CO 选择性(在 -0.7 V 与 RHE 时为 91.3% FECO)和长期稳定性。将 Me10CB[5]-Sr 掺入 Pd 催化剂体系中增强了 CO 2 吸附,调节了Pd 的电子结构,并优化了关键中间体的吸附/解吸能,最终实现了卓越的 CO2RR 性能。这项工作强调了超分子工程在设计用于 CO2 转化的高性能电催化剂方面的潜力。