摘要：设计廉价和高效的双功能催化剂应用于CO_(2)还原和O_(2)还原反应(CO_(2)RR和ORR)是实现碳中和的理想选择.因此,本文研制出铌原子分散固定在氮掺杂有序介孔碳(Nb-N-C)上的双功能CO_(2)RR和ORR催化剂用于锌-空气电池(ZAB)自驱动CO_(2)RR.得益于高铌原子利用率和有序介孔结构,Nb-N-C催化剂展现出高达90%的CO法拉第效率,ORR的半波电位活性为0.84 V,ZAB的峰值功率活性为115.6 mW cm-2.此外,采用两个串联的ZABs单元作为自供能CO_(2)RR系统的电源,能够连续将C O_(2)转化为C O.该自供能系统前10小时的C O平均产率为3.75μmol h-1mg-1cat.理论计算表明,铌原子分散固定在氮掺杂的碳上形成Nb–N配位键,从而有效地降低CO_(2)RR的决速中间体*COOH和ORR的决速中间体*O的生成能垒.

摘要：可再生能源驱动电催化二氧化碳还原制备高附加值化学燃料,是一种实现二氧化碳资源化的有效途径.以金属有机骨架(MOF)为模板制备的层状双金属氢氧化物空心多面体已成为当前电催化领域的热门材料.然而,该类材料的高析氢活性严重阻碍了其在电催化二氧化碳还原中的应用.基于此,本文报道了一种在离子液体电解液中可高效稳定电催化二氧化碳还原的钴铁层状双金属氢氧化物空心多面体(CoFe LDH/HP),其最大法拉第转换效率可达86%±3%(-0.9 V相对于可逆氢电极),且可连续电解30 h.实验结果表明此CoFe LDH/HP因其独特的空心结构可暴露更多的活性位点,从而具有更快的电催化二氧化碳还原动力学;理论计算表明CoFe LDH/HP中Co-O-Fe键有利于稳定关键中间体(*COOH)并降低相应的活化势垒.本研究可为其他层状双金属氢氧化物用于二氧化碳固定的设计提供参考.

摘要：氢能作为一种清洁能源,已成为全球能源战略的重要组成部分,也是实现全球“碳中和”的必要途径之一.在可再生电力的驱动下,水电解法有望成为实现“零碳”排放的一种理想的长期制氢方法.与传统合金相比,高熵合金由于其独特的结构特征,包括占位无序和晶格有序,可提供更多的催化活性位点.它们在水解催化剂领域具有广泛的应用前景.本文综述了电解水的机理、水解过程中高熵合金的催化原理,以及高熵合金作为电解水催化剂的最新研究进展.总结了新型高熵合金设计方面存在的难点及其应用潜力,重点讨论了高熵合金在水解催化过程中表面形态和催化活性之间的联系.最后归纳了高熵合金的组成调控及其在水电解等新兴领域的可能应用前景.