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Catalytic hydrogenation performance of ZIF-8 carbide for electrochemical reduction of carbon dioxide

Chinese Journal of Chemical Engineering 2021年第11期34卷 144-153页

作者： Shuai Fan Huiyuan Cheng Manman Feng Xuemei Wu Zihao Fan Dongwei Pan Gaohong He State Key Laboratory of Fine Chemicals Research and Development Center of Membrane Science and TechnologySchool of Chemical EngineeringDalian University of TechnologyDalian 116024China

The conversion of CO_(2) electrocatalytic hydrogenation into energy-rich fuel is considered to be the most effective way to carbon recycle.Nitrogen-doping carbonized ZIF-8 is proposed as carrier of the earth-rich Sn catalyst to overcome the limit of electron transfer and CO_(2) adsorption capacity of Sn.Hierarchically porous structure of Sn doped carbonized ZIF-8 is controlled by hydrothermal and carbonization conditions,which induces much higher specific surface area than that of the commercial Sn nanoparticle(1003.174 vs.7.410 m^(2)·g^(-1)).The shift of nitrogen peaks in X-ray Photoelectron Spectroscopy spectra indicates interaction between ZIF-8 and Sn,which induces the shift of electron cloud from Sn to the chemical nitrogen to enhance conductivity and regulate electron transfer from catalyst to CO_(2).Lower mass transfer resistance and Warburg resistance are investigated through EIS,which significantly improves the catalytic activity for CO_(2) reduction reaction(CO_(2)RR).Onset potential of the reaction is reduced from-0.74 V to less than-0.54 V vs.RHE.The total Faraday efficiency of HCOOH and CO reaches 68.9%at-1.14 V vs.RHE,which is much higher than that of the commercial Sn(45.0%)and some other Sn-based catalyst reported in the literature.

关键词： Carbon dioxide Electrochemistry Selective catalytic reduction electrochemical hydrogen pump Nitrogen-doping carbonized ZIF-8

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