금속-질소 도핑 탄소 촉매의 CO2 전기화학적 환원에 대한 활성도 및 선택성 이해

재생 가능 전기를 이용한 CO2의 연료 및 화학물질에 대한 직접 전기화학적 환원은 반응성과 선택성과 관련된 기본적인 도전 과제와 산업용 CO2 소비 가스 확산 음극의 중요성 때문에 큰 관심을 받고 있습니다. 여기에서는 촉매 활성 M-N x 구성 요소(M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu)를 포함한 금속 및 질소 도핑 다공성 탄소의 CO2에서 CO로의 전기촉매 반응 경향에 대한 이해의 발전을 제시합니다. 우리는 이들의 고유 촉매 반응성, CO 전환 주파수, CO 파라데이 효율을 조사하고, Fe-N-C 및 특히 Ni-N-C 촉매가 Au 및 Ag 기반 촉매와 경쟁할 수 있음을 보여줍니다. 밀도 함수 이론을 사용하여 촉매 활성 M-N x 구성 요소를 모델링하고 이론적 결합 에너지를 실험과 상관시켜 반응성-선택성 기술자를 제공합니다. 이는 M-N x 구성 요소로부터 CO 및 탄화수소 선택성에 대한 잠재적 의존의 원자 규모 메커니즘 이해를 제공하며, 선택적 탄소 기반 CO2 환원 촉매의 합리적 설계를 위한 예측 지침을 제공합니다. 저렴하고 선택적인 CO2 환용 전기촉매는 지속 가능한 연료 생산에 대한 가능성을 가지고 있습니다. 여기서 저자들은 N-배위된 비귀금속 도핑 다공성 탄소를 CO2에서 CO로의 전환을 위한 효율적이고 선택적인 전기촉매로 보고합니다.