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Heteronuclear interactions of Pd-M (M = Ni, Cu, Fe, In) bimetallic on hollow dodecahedron nickel cobalt oxide for enhanced low-temperature CO2 hydrogenation to formate
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2024-12-18 , DOI: 10.1016/j.cej.2024.158722 Songqi Li, Kai Zhang, Jundie Hu, Bailing Zhong, Xiaogang Yang, Yahui Cai, Chang Ming Li, Qiming Sun, Jiafu Qu
Chemical Engineering Journal ( IF 13.3 ) Pub Date : 2024-12-18 , DOI: 10.1016/j.cej.2024.158722 Songqi Li, Kai Zhang, Jundie Hu, Bailing Zhong, Xiaogang Yang, Yahui Cai, Chang Ming Li, Qiming Sun, Jiafu Qu
Amidst the global energy crisis and escalating CO2 levels, developing efficient catalysts for converting CO2 into sustainable energy sources is paramount. Here, we focus on Pd-M (M = Ni, Cu, Fe, In) bimetallic catalysts supported on hollow dodecahedron nickel cobalt oxide (h-NCO) for low-temperature CO2 hydrogenation to formate. The catalytic evaluation of PdxMy/h-NCO samples emphasized formate production, demonstrating significant enhancement from heteronuclear interactions between Pd and secondary metal species. Notably, Pd8Ni2/h-NCO achieved the highest formate production rate (187.07 molformate molPd−1h−1) at relatively low temperatures (333 K). Experimental and density functional theory calculations unveiled that heteronuclear interactions induced charge polarization, reducing the reaction energy and facilitating CO2 hydrogenation to formate. Additionally, the unique hollow dodecahedron NCO structure offered a substantial surface area and facilitated the effective dispersion of metal species, contributing to the enhanced catalytic performance. This work highlights the significance of heteronuclear interactions in bimetallic catalysts for CO2 conversion, offering insights for catalyst system advancement.
中文翻译:
Pd-M(M = Ni、Cu、Fe、In)双金属与空心十二面体镍钴氧化物的异核相互作用,用于增强低温 CO2 加氢制甲酸盐
在全球能源危机和 CO2 水平不断上升的情况下,开发将 CO2 转化为可持续能源的高效催化剂至关重要。在这里,我们重点介绍了负载在空心十二面体镍钴氧化物 (h-NCO) 上的 Pd-M(M = Ni、Cu、Fe、In)双金属催化剂,用于低温 CO2 加氢制甲酸盐。PdxMy/h-NCO 样品的催化评价强调甲酸盐的产生,表明 Pd 和次生金属物种之间的异核相互作用显着增强。值得注意的是,Pd8Ni2/h-NCO 在相对较低的温度 (333 K) 下实现了最高的甲酸盐生成速率 (187.07 mol甲酸盐 mol Pd-1 h-1)。实验和密度泛函理论计算揭示了异核相互作用诱导电荷极化,降低了反应能并促进了 CO2 加氢生成甲酸盐。此外,独特的空心十二面体 NCO 结构提供了相当大的表面积,并促进了金属种类的有效分散,有助于提高催化性能。这项工作强调了双金属催化剂中异核相互作用对 CO2 转化的重要性,为催化剂系统的发展提供了见解。
更新日期:2024-12-20
中文翻译:
Pd-M(M = Ni、Cu、Fe、In)双金属与空心十二面体镍钴氧化物的异核相互作用,用于增强低温 CO2 加氢制甲酸盐
在全球能源危机和 CO2 水平不断上升的情况下,开发将 CO2 转化为可持续能源的高效催化剂至关重要。在这里,我们重点介绍了负载在空心十二面体镍钴氧化物 (h-NCO) 上的 Pd-M(M = Ni、Cu、Fe、In)双金属催化剂,用于低温 CO2 加氢制甲酸盐。PdxMy/h-NCO 样品的催化评价强调甲酸盐的产生,表明 Pd 和次生金属物种之间的异核相互作用显着增强。值得注意的是,Pd8Ni2/h-NCO 在相对较低的温度 (333 K) 下实现了最高的甲酸盐生成速率 (187.07 mol甲酸盐 mol Pd-1 h-1)。实验和密度泛函理论计算揭示了异核相互作用诱导电荷极化,降低了反应能并促进了 CO2 加氢生成甲酸盐。此外,独特的空心十二面体 NCO 结构提供了相当大的表面积,并促进了金属种类的有效分散,有助于提高催化性能。这项工作强调了双金属催化剂中异核相互作用对 CO2 转化的重要性,为催化剂系统的发展提供了见解。