Summary
Здесь мы представляем собой протокол для синтеза и электрохимических тестирование одного атомов переходных металлов координировались графена вакансий как активные центры для сокращения выборочной двуокиси углерода к окиси углерода в водных растворах.
Abstract
Этот протокол представляет как метод синтеза ни одного атома катализатора и электрохимических тестирование его каталитической активности и избирательности в водный CO2 сокращения. В отличие от традиционных металлических нанокристаллов, синтеза атомов металла одного включает в себя матрица материал, который могут ограничить эти атомы одного и не допустить их агрегирования. Мы сообщаем electrospinning и тепловой отжига метод подготовки ни одного атома рассеяны и координироваться в оболочке графена, как активные центры для сокращения CO CO2 . Во время синтеза N активаторов играют важную роль в генерации графена вакансий для улавливания атомов Ni. Аберрация исправлениями сканирования просвечивающей электронной микроскопии и трехмерные атом зонд томография использовались для выявления одной атомной сайтов Ni в графена вакансий. Подробная настройка электрохимических CO2 сокращение аппарата в сочетании с он-лайн газовая хроматография также продемонстрировал. По сравнению с металлическими Ni, ни одного атома катализатора демонстрируют значительно улучшена CO2 сокращения и подавил H2 эволюция побочные реакции.
Introduction
Конвертирование CO2 в химических веществ или топлива, с использованием чистой электроэнергии приобретает все большее значение как потенциальные пути для предотвращения дальнейших CO2 выбросы1,2,3,4, 5,6. Однако это практическое применение в настоящее время оспаривается низкая активность и избирательности CO2 снижение реакции (CO2RR) из-за высокой кинетические барьеры и конкуренция с водородом эволюции реакции (HER) в водном средства массовой информации. Большинство традиционных переходных металлов катализатора, например Fe, Co и Ni, обладают низкой избирательности CO2ОР из-за их превосходное ее деятельности7,8. Эффективно настройки их свойств материала, чтобы изменить пути реакции на эти катализаторы переходных металлов становится критической, чтобы улучшить их CO2RR селективности. Среди различных методов для изменения электронной свойства катализаторов диспергирование атомов металла в один атом морфология привлекает интенсивного внимание недавно из-за их резко изменившихся каталитического поведения, по сравнению с их двойники оптом 9 , 10 , 11. Однако, из-за высокой мобильностью неограниченных атомов, это довольно сложно получить единый Атомы металла без присутствия вспомогательных материалов. Таким образом необходим материал матрицы хост с дефектами, создан, чтобы ограничить и координировать свою деятельность с атомов переходных металлов. Это могло бы открыть новые возможности: 1) настроить электронные свойства переходных металлов как CO2RR активных сайтов и 2) в то же время поддерживать относительно простой атомной координации фундаментальных механизма исследований. Кроме того этих атомов переходных металлов, захваченных в ограниченной среде нельзя быть перемещен легко во время катализа, который предотвращает нуклеации или реконструкций атомов поверхности наблюдается в многих случаях12,13 ,14.
Двумерные слоистых графена представляет особый интерес у себя для одного Атомы металла из-за их высокой электронов проводимости, химическая стабильность и инертность CO2 сокращения и ее каталитических реакций. Что еще более важно Fe, Co, Ni металлов были известно и иметь возможность стимулировать процесс графитации углерода на их поверхности15. Короче говоря этих переходных металлов будет сплава с углеродом при высокой температуре термического отжига процесса. Когда температура падает, углерода начинает осадка из этапа легирующих и является катализатором для формы графена слоев на поверхности переходных металлов. В ходе этого процесса с дефектами графена генерируется, Атомы металла одного будет ловушке в этих дефектов графена как активных сайтов для CO2ОР16,,1718,19. Здесь мы приводим этот подробный протокол, желающие помочь новичкам в области катализа одного атома, а также обеспечить явное проявление on-line CO2 снижение продукта анализ. Дополнительную информацию можно найти в нашей недавно опубликованной статьи19 и ряд связанных с этим работ20,21,22,23.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Подготовка Ni один атом катализатора (Нин GS)
- Приготовление раствора electrospinning прекурсоров
- Возьмите сцинтилляционные флакон 20 мл, распустить 0,5 г полиакрилонитрила (Mw= 150 000), 0,5 г polypyrrolidone (Mw= 1300000), 0,5 г Ni (№3)2·6H2O и 0,1 г дициандиамида (DCDA) в 10 мл диметилформамида (DMF).
- Нагрейте смесь ДМФ до 80 ° C и держать смесь при 80 ° C с постоянно помешивая, пока все полимеры и соли растворяются и наблюдается ясное решение.
- Electrospinning производить Полимерные волокна
- Задать параметры обычных electrospinning как: 15 кв статического электрического напряжения, 15 см воздуха зазор расстояние, коллекции субстрат 8 × 8 см углеродного волокна бумаги (КФП) - электрическое напряжение 4 кв.
- Экстракт 5 мл раствора прекурсоров в шприц 5 мл, начало шприцевый насос на скорость потока 1,2 мл h−1, а затем начать electrospinning.
Примечание: Высокого напряжения используется для electrospinning. Даже несмотря на то, что очень низкий ток проходит через системы во время спиннинг процесса, предлагается изолированные древесины кабинет. - Вывезти CFP субстрата, после завершения процесса electrospinning. Полимерные волокна фильм охватывает поверхности СЛП.
- Отжиг полимерных волокон в углеродных нанотрубок
- Тепло-подготовила Полимерные волокна фильм/CFP до 300 ° C в 1,5 h в коробке печи и держать температуру за 0,5 ч до окислять полимеров.
Примечание: После процесса окисления, nanofibers (NFs) себя оторванными от копировальную бумагу, приводит в автономных фильме. - Используйте ножницы, чтобы сократить эти нановолокон на более мелкие куски (~ 0,5 см × 2 см) и поместите их в кварца лодки.
- Место кварца лодки в трубчатая печь и деаэрировать в формирование атмосферы газов (5% H2 в Ar). Держите скорость потока газа как 100 sccm и давления как 1 Tor.
- Разогреть в течение 10 мин наращивает до 300 ° C и 2 h наращивает до 750 ° C, где он поддерживается другой 1 h и следуют естественного охлаждения.
- Тепло-подготовила Полимерные волокна фильм/CFP до 300 ° C в 1,5 h в коробке печи и держать температуру за 0,5 ч до окислять полимеров.
- Мяч мельница как синтезированные Нин-GS катализатор для 5 мин до нанопорошков для катализа и характеристики.
2. Электрохимическое CO2 уменьшение измерения
- Ячейки и электродов
- Подготовить для следующих измерений 0,1 М KHCO3 электролита, сначала растворяют 2.5 g3 KHCO в 250 мл сверхчистой воды, а затем очистить электролит, электролиз между двумя графитовые стержни на 0,1 мA для 24 h удалить любой отслеживать количество металла ионы.
- Возьмите свежий (электрохимически) полированный стеклоуглерода (1 × 2 см) и покрыть ее зад с электрохимически инертных, гидрофобные воска, как субстрат рабочих электродом.
- Взять 4 мл флаконе сцинтилляционные, смешать 5 мг-подготовила Нин-GS катализатора с 1 мл этанола и 100 мкл иономера раствора (5% в 2-proponal) внутри флакона и sonicate для 20 минут получить подвеска чернила гомогенного катализатора.
- Накапайте 80 мкл катализатора чернил на 2 см2 стеклоуглерода поверхности (0,2 мг см-2 масса загрузки) и пылесос сухой катализатора покрыты электрода в эксикатор до использования.
- Используйте платиновой фольге и насыщенных каломель электрода (ПКЭ) счетчик и электрод сравнения, соответственно.
- Используйте индивидуальные Газонепроницаемая H-типа стекла клеток, разделенных протонного обмена мембраны, выше 3 электроды монтаж, а также электрохимических тестов.
- Место рабочих электродом и электрод сравнения ПКЭ в одном отсеке H-клеток и Pt Электрод фольги в другой камере. Придать ~ 25 мл электролита в каждом отсеке H-клеток.
- Подключите 3 электродов в H-клеток к электрохимических рабочей станции для потенциального контроля.
- Пузырь электролита с N2 по 50,0 sccm (контролируется контроллер массового потока) для 30 мин к N2-насыщенный 0,1 М KHCO3.
- Выберите метод циклической вольтамперометрии (CV) в EC-Лаборатория программного обеспечения, комплекс «E (потенциал)» как «-10 с V до 10 V», «Я диапазон (текущий)» как «Auto», выполнить 5 непрерывное сканирование резюме от -0,5 V V -1.8 (против SCE) со скоростью сканирования 50 МВ/s в N2-насыщенный 0,1 М KHCO3.
- Изменить на 50 sccm CO2 газового потока, подождите 30 минут к CO2-насыщенный 0,1 М KHCO3 электролита и поддержания же CO2 потока на протяжении следующих электролиза.
- Выберите метод CV в EC-Лаборатория программного обеспечения, комплекс «E (потенциал)» как «-10 с V до 10 V», «Я диапазон (текущий)» как «Auto», выполнить 5 непрерывное сканирование резюме от -0,5 V V -1.8 (против SCE) со скоростью сканирования 50 МВ/s в CO2-насыщенный 0,1 М KHCO3.
- Используйте рН метр для определения значения рН электролитов, т.е., 0,1 М KHCO3 насыщенных с N2 или CO2.
- Преобразование всех потенциалов, измеряется против SCE к шкале электрода (Летящего) обратимым водорода в этой работе с помощью E (против Летящего) = E (против SCE) + 0.244 V + 0.0591 × рН.
- Определить решение сопротивления (Ru) в ЕС-лаборатории программное обеспечение, выбрав технику Potentiostatic электрохимических импедансной спектроскопии (ИБОП), а затем установить частотный диапазон от 0,1 Гц – 200 кГц, запишите значение сопротивления.
- Вручную компенсировать ИК-падение как E (iR Исправлена против Летящего) = E (против Летящего) - Ru × I (ампер средний ток).
- CO2 снижение продукции анализ по он-лайн газовый хроматограф (GC)
- Нанимать GC, с сочетанием молекулярного сита 5А и micropacked колонн, для анализа продуктов газа во время CO2RR.
Примечание: Подробные типы столбцов GC можно найти в прилагаемой Таблице материалов. - Используйте теплопроводность детектор (TCD) для количественного определения концентрации2 H и пламенно-ионизационный детектор (FID) с methanizer на количественный анализ содержания CO и/или любые другие виды алканов.
- Использовать два различных стандартных газов для калибровочных кривых H2 и концентрация CO (H2: 100 и 1042 ppm; CO: 100 и 496.7 ppm; сбалансированный аргоном).
- Во время электролиза, поддерживать скорость потока газа CO2 на 50,0 sccm, доставить CO2 в катодной отсек, содержащих CO2-насыщенный 0,1 М KHCO3 электролита и сброса выхлопных газов в GC.
- Пошаговая настройка напряжение на рабочем электроде, начиная от-0.3 -1,0 V против Летящего, держать ~ 15 мин для каждого потенциал и запись соответствующей кривой chronoamperimetric.
- Определите H2 и содержание CO в выхлопных газах TCD и FID сигналов, соответственно.
Примечание: Продукты газа отбираются после непрерывный электролиз ~ 10 мин при каждой возможности. 50 sccm газ CO2 , смешанного с постоянно производится H2 и CO, протекает через петлю выборки (1 мл) GC во время электролиза. - Вычислите частичную плотность тока для данного газа продукта как ниже:
где x,я это объемная доля определенного продукта определяется онлайн GC, ссылка калибровочных кривых из двух стандартных газ образцы (Скотт и навоийские), v — скорость потока 50 sccm, n,i — число электронов участвуют,0 p= 101,3 кПа и F — постоянная Faradaic и R -газовая постоянная. - Рассчитать соответствующие Faradaic КПД (FE) на каждом потенциал как
.
Примечание: Общая Faradaic эффективности может быть в диапазоне от 90 до 110% из-за ошибок от скорости газового потока, плотности тока и анализа концентрации газа на GC.
- Нанимать GC, с сочетанием молекулярного сита 5А и micropacked колонн, для анализа продуктов газа во время CO2RR.
.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Растровая электронная микроскопия (SEM), сканирование просвечивающей электронной микроскопии (STEM) и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (EDX) отображение изображения показаны на рисунке 1 для морфологии характеристика Нин-GS. Трехмерные атом зонд томография (3D-APT) результаты показаны на рисунке 2 для прямой идентификации одного Ni сайтов распределения, а также их соседних химической среде. Он-лайн электрохимические установки измерения GC и результат показано на рисунке 3 для количественной оценки продуктов газа CO2RR.
Рисунок 1: характеристики Нин-GS катализаторов. (A) SEM изображение обугленный electrospin полимера NFs. Шкала бар: 5 μм. (B) ТЕА изображение мяч фрезерованные Нин-GS катализатора. Темные точки (указал на красные круги как примеры) равномерно распределены в CNF являются Ni наночастиц (NPs). Линейки: 200 Нм. (C) исправления аберраций стволовых изображение Ni NP, плотно завернутые в несколько слоев графена. Ni NP-~ 20 Нм в диаметре. GS это ~ 10 Нм толщиной. Слой расстояние измеряется быть 0,34 нм. Линейки: 5 Нм. (D) ЭЦП сопоставление Нин-GS катализатора. В стволовых изображения на левой панели, которая согласуется с Ni отображение изображения с одним из NPs, обозначается желтым кружком были замечены три Ni NPs. Ni сигналы были обнаружены в районах вдали от NPs, демонстрируя успешное включение Ni атомов в слоях графена. Линейки: 20 Нм. Этот показатель был изменен 19 ссылку с авторского разрешения Elsevier 2017. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 2: Atom зонд томография Нин-GS катализатора. (A) 2D атом карта Нин-GS. Линейки: 10 Нм. (B 2D проекционный вид Ni атомов. Зеленые участки представляют богатые районы Ni (> 50%). Вдали от источников Ni есть еще значительное количество атомов Ni, диспергированных в районе углерода. Линейки: 10 Нм. (C контурная карта концентрации Ni с интервалом в 2%. (D) увеличено сбоку (верхний) и топ представление (нижний) графена слои с Ni атомов одного координацию вакансий. Только один атом Ni является непосредственно координироваться с одним атомом N. Масштаб бары: 1 Нм. (E) Атом карта выбранной области в рисунок 2A как отмечал желтого круга. Линейки: 5 Нм. (F статистика по выбранной области в рисунке 2E. Большинство из атомов Ni в морфологии сингл атом, и 0,2% из них координируются с N атомов. Этот показатель был изменен 19 ссылку с авторского разрешения Elsevier 2017. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Рисунок 3: измерение GC, настроить и представляя пример, чтобы продемонстрировать весь процесс измерения FE. (A) 1. Массового расхода (MFC) для точной скорости потока 50 sccm CO2 . 2. CO2 газ поступает в клетки. 3. CO2 газ поступает из реактора, объединяя газовых продуктов. 4 смеси газов заполняет цикла выборки ГК непрерывно. 5 непрерывное газового потока контролируется пузыри, созданные в стекле. (B) Chronoamperometry CO2 сокращение под -0.82 V против Летящего. (C, D) TCD и FID ответы на газовых продуктов. (E, F) TCD и FID Стандартный газ калибровка. (G) CVs Нин-GS в CO2 и N2 насыщенных электролита, предложив пути разные реакции, когда присутствует CO2 . (H) Фес H2 и CO в различных прикладных потенциалов для Нин-GS. Этот показатель был изменен 19 ссылку с авторского разрешения Elsevier 2017. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
В процессе выше electrospinning, в материальных синтеза процедур следует отметить два важных шага: 1) Отопление ДМФ смесь (шаг 1.1.2) и скорость регулируя 2 насос (шаг 1.2.2) соответствует уровень спиннинг. SEM изображение на рисунке 1A показана получаемых углеродных нановолокон, взаимосвязаны друг с другом (~ 200 Нм в диаметре). Они были разбиты на мелкие кусочки, мяч, фрезерные для характеристики, как показано на рисунке 1B. Наночастицы Ni были равномерно распределены в углеродных нановолокон. Атомы углерода, легирована Ni при высокой температуре спровоцирует вне и были катализатором в форме графена слоев на поверхности металла Ni при охлаждении процесс. Ближе наблюдения Ni ЯИЭ, аберрация исправлениями стебля в Рисунок 1 c показывает, что NP плотно инкапсулируется в нескольких слоев (~ 10 Нм) из графена как подтверждается усредненной слой интервал ~ 0,34 нм. Кластеры не Ni были замечены в пределах GS. Эта оболочка предотвращает Ni NP от прямого контакта с водного раствора электролита и может резко таким образом подавить ее. Сопоставлением энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия (ЭЦП) в Рисунок 1 dбыло подтверждено существование атомов Ni в оболочке поверхности. Z-контраст стволовых изображение на панели слева показывает три ярких областей, представляющих три Ni NPs, с одним из них указал желтого круга. В Ni сопоставления изображения (отмечены зелеными точками), помимо NP регионов с концентрированной сигналов Ni вершины был также обнаружен в соседних районах углерода, демонстрируя успешное включение Ni атомов в GS. N допинг здесь играет решающую роль в создании дефекты в слоях графена, который помогает в ловушку и облигаций значительное количество атомов Ni в GS. Те, координировала Ni атомов в пределах графена слои в Нин-GS показал явно разные степени окисления от Ni NPs ниже охватываемых Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, предложив успешной настройки Ni электронной структуры и, таким образом, возможные Настройка своей каталитической деятельности. Кроме того те Ni одного атомы в ловушке в замкнутых графена матрица нельзя переместить легко во время практических приложений, которые нарушают катализатора структурной реконструкции в условиях жесткой реакции.
Хотя некоторые предыдущие исследования предложил CO2-в-CO катализ на сайтах металл азот углерод, несколько доказательств на сегодняшний день было сообщено продемонстрировать морфология сингл атом или среды координации активных сайтов. Здесь прямых доказательств ни одного атома координировала в графена вакансии получается путем трехмерного характеристика томография (APT) зонда атомно резолюции атом (3D), который способен раскрыть, являются ли эти атомы Ni изолированных сингл атомы или небольших кластеров, и того, являются ли эти сайты атомной Ni координировались с N или нет. Проецируемое изображение 2D 3D томографии Нин-GS катализатора был показан на рисунке 2A. Каждый пиксель представляет один из одного атома. Как показано на рисунке 2B, вдали от районов с концентрированной Ni NPs, есть также значительное количество атомов Ni, диспергированных в углерод, в соответствии с нашими EDX сопоставления в Рисунок 1 d. Контурная карта с интервалом 2% в рисунке 2 c предоставляет информацию Подробное распределение Ni атомов в катализаторе, снижение концентрации Ni атом вдали от источников Ni. Окружающей среде местных координации атомов Ni был показан, принимая пристальный взгляд на слои графена в 2D рис. Есть несколько Ni атомов одного координацию в вакансии графена, обеспечивая прямые доказательства одного сайта атомной Ni. Наблюдались не Ni кластеров. Кроме того мы также заметил, что есть один атом Ni координировались с одним атомом N графена вакансии, предлагая небольшой соотношения Ni атомных объектов в координации с N атомов. Более подробную информацию о близлежащих координации Ni атомной сайты могут быть извлечены из статистического и количественного анализа (Рисунок 2F). Выбранной области с дисперсной Ni атомов обозначается желтый круг на рисунке 2A и расширен в рисунке 2E. Среди всех Ni атомов в этой области 83% из них находятся в одном атомов, без соседних Ni атомы ближе, чем 2.2 Å. Кроме того, в этих атомов одного Ni, лишь 0,2% из них непосредственно координироваться с одной соседней N (меньше, чем 2 Å), предполагая, что большинство из этих объектов атомной Ni координируются с C атомов. Более подробный экспериментальный подход, включая на базе синхротронного рентгеновского поглощения спектроскопии характеристику, в situ электрохимических ослабленных полного отражения инфракрасного спектра (ATR-IR) с CO как поверхности зонда, совместно с другими управления экспериментов дизайн и плотность теории функционала (DFT) моделирование CO2-в-CO сокращения над различных координационных постановление, осуществляется комплексно зонда активный центр Ni один атом сайтам и эти результаты можно найти в Цзян, K. et al. 19.
Электрокаталитическая CO2RR производительность катализатора Нин-GS, падение литье на стеклоуглерода токоприемник, осуществляется в 0,1 М KHCO3 электролита в заказной H-камере. Газовых продуктов анализируются GC на потенциальные шаги 100 МВ и далее увеличено в 50 МВ вокруг пика FE. Обратите внимание, что концентрация продуктов газа могут быть настроены путем изменения скорости потока газа CO2 (шаг 2.2.4) и поэтому FE измерений может быть точной, даже для малых токов. Принимая chronoamperometric тест CO2 сокращение под -0.82 V против Летящего например (рис. 3B), после того, как поток газа переходит в цикл выборки, H2 обнаруживается в ~5.5 мин TCD, и CO обнаруживается в ~ 12 мин FID, соответствующий CO FE ~ 93% и H2 Фе ~ 12%. Учитывая разнообразные CO2RR распределения продуктов, в настоящее время интерактивной GC таким образом предоставляет ценную информацию в режиме реального времени отслеживать выхлопных контента во время электролиза.
В целом мы продемонстрировали метод для включения атомов переходных металлов в четко определенных двухмерной матрицы и эффективно тюнинг их электронной структуры и таким образом пользу желаемых путей CO2RR. Протокол CO2RR газоаналитические продукт обеспечивает подробный и стандартный метод для точного измерения Faradaic эффективность каждого продукта. Учитывая широкий спектр приложений катализатор одного атома, настоящий Протокол, состоящий снисходительный катализатора подготовка и анализ продуктов онлайн обеспечивает важную платформу для разработки различных катализаторов одного атома надежные переходных металлов для выполнения более эффективные возобновляемых источников энергии преобразования и химических промышленных требования.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Acknowledgments
Эта работа была поддержана стипендиатов программы Роулэнд Роулэнд институт Гарвардского университета. Эта работа была выполнена частично в центре для наноразмерных систем (ЦНС), членом национальной сети инфраструктуры нанотехнологии, которая поддерживается Национальный научный фонд под награду нет. ECS-0335765. Центральной нервной системы является частью Гарвардского университета.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| syringe pump | KD Scientific | KDS-100 | |
| tube furnance | Lindberg/Blue M | TF55035A-1 | |
| ball miller | SPEX SamplePrep | 5100 | |
| electrochemical work station | BioLogic | VMP3 | |
| pH meter | Orion | 320 PerpHecT | 2 points calibration before use |
| gas chromatograph | Shimadzu | GC-2014 | a combined seperation system consisting of molecular sieve 5A, Hayesep Q, Hayesep T, and Hayesep N |
| mass flow controller | Alicat Scientific | MC-50SCCM-D/5M | |
| ultrapure water system | Millipore | Synergy | |
| vacuum desiccator | PolyLab | 55205 | |
| polyacrylonitrile | Sigma-Aldrich | 181315 | Mw=150,000 |
| polypyrrolidone | Sigma-Aldrich | 437190 | Mw=1,300,000 |
| Ni(NO3)26H2O | Sigma-Aldrich | 244074 | |
| dicyandiamide | Sigma-Aldrich | D76609 | |
| dimethylformamide | Sigma-Aldrich | 227056 | |
| carbon fiber paper | AvCarb | MGL370 | |
| Nafion 117 membrane | Fuel Cell Store | 117 | used as proton exchange membrane in H-cell |
| KHCO3 | Sigma-Aldrich | 431583 | further purified by electrolysis |
| platinum foil | Beantown Chemical | 126580 | |
| saturated calomel electrode | CH Instruments | CHI150 | |
| glassy carbon electrode | HTW GmbH | SIGRADUR | 1 cm × 2 cm |
| wax | Apiezon | W-W100 | |
| Nafion 117 solution | Sigma-Aldrich | 70160 | used as ionomer in catalyst ink preparation |
| forming gas | Airgas | UHP | 5% H2 balanced with Ar |
| carbon dioxide | Airgas | LaserPlus | |
| sandard gas | Airgas | customized | 500 ppm CO, 500 ppm CH4, 1000 ppm H2 balanced with Ar |
| sandard gas | Air Liquide | customized | 100 ppm H2, 100 ppm CO and other alkanes balanced with Ar |
References
- Lewis, N. S., Nocera, D. G. Powering the planet: Chemical challenges in solar energy utilization. P. Natl. Acad. Sci. USA. 103, 15729-15735 (2006).
- Appel, A. M., et al. Frontiers, Opportunities, and Challenges in Biochemical and Chemical Catalysis of CO2 Fixation. Chem. Rev. 113, 6621-6658 (2013).
- Jhong, H. R., Ma, S. C., Kenis, P. J. A. Electrochemical conversion of CO2 to useful chemicals: current status, remaining challenges, and future opportunities. Curr. Opin. Chem. Eng. 2, 191-199 (2013).
- Ashford, D. L., et al. Molecular Chromophore-Catalyst Assemblies for Solar Fuel Applications. Chem. Rev. 115, 13006-13049 (2015).
- Nocera, D. G. Solar Fuels and Solar Chemicals Industry. Accounts. Chem. Res. 50, 616-619 (2017).
- Larrazabal, G. O., Martin, A. J., Perez-Ramirez, J. Building Blocks for High Performance in Electrocatalytic CO2 Reduction: Materials, Optimization Strategies, and Device Engineering. J. Phys. Chem. Lett. 8, 3933-3944 (2017).
- Hori, Y., Wakebe, H., Tsukamoto, T., Koga, O. Electrocatalytic Process of Co Selectivity in Electrochemical Reduction of Co2 at Metal-Electrodes in Aqueous-Media. Electrochim. Acta. 39, 1833-1839 (1994).
- Hori, Y. Modern aspects of electrochemistry. , Springer. 89-189 (2008).
- Lin, S., et al. Covalent organic frameworks comprising cobalt porphyrins for catalytic CO2 reduction in water. Science. 349, 1208-1213 (2015).
- Zhang, X., et al. Highly selective and active CO2 reduction electrocatalysts based on cobalt phthalocyanine/carbon nanotube hybrid structures. Nat. Commun. 8, 14675 (2017).
- Zhao, C. M., et al. Ionic Exchange of Metal Organic Frameworks to Access Single Nickel Sites for Efficient Electroreduction of CO2. J. Am. Chem. Soc. 139, 8078-8081 (2017).
- Manthiram, K., Beberwyck, B. J., Aivisatos, A. P. Enhanced Electrochemical Methanation of Carbon Dioxide with a Dispersible Nanoscale Copper Catalyst. J. Am. Chem. Soc. 136, 13319-13325 (2014).
- Yang, M., et al. Catalytically active Au-O(OH)(x)-species stabilized by alkali ions on zeolites and mesoporous oxides. Science. 346, 1498-1501 (2014).
- Manthiram, K., Surendranath, Y., Alivisatos, A. P. Dendritic Assembly of Gold Nanoparticles during Fuel-Forming Electrocatalysis. J. Am. Chem. Soc. 136, 7237-7240 (2014).
- Amini, S., Garay, J., Liu, G., Balandin, A. A., Abbaschian, R. Growth of large-area graphene films from metal-carbon melts. J. Appl. Phys. 108, 094321 (2010).
- Krasheninnikov, A. V., Lehtinen, P. O., Foster, A. S., Pyykkö, P., Nieminen, R. M. Embedding Transition-Metal Atoms in Graphene: Structure, Bonding, and Magnetism. Phys. Rev. Lett. 102, 126807 (2009).
- Jiang, K., Siahrostami, S., Zheng, T., Hu, Y., Hwang, S., Stavitski, E., Peng, Y., Dynes, J., Gangishetty, M., Su, D., Attenkofer, K., Wang, H. Isolated Ni Single Atoms in Graphene Nanosheets for High-performance CO2 Reduction. Energy Environ. Sci. , Advance Article (2018).
- Rodríguez-Manzo, J. A., Cretu, O., Banhart, F. Trapping of Metal Atoms in Vacancies of Carbon Nanotubes and Graphene. ACS Nano. 4, 3422-3428 (2010).
- Jiang, K., et al. Transition metal atoms in a graphene shell as active centers for highly efficient artificial photosynthesis. Chem. 3, 950-960 (2017).
- Jiang, K., Wang, H., Cai, W. B., Wang, H. T. Li Electrochemical Tuning of Metal Oxide for Highly Selective CO2 Reduction. ACS Nano. 11, 6451-6458 (2017).
- Jiang, K., et al. Silver Nanoparticles with Surface-Bonded Oxygen for Highly Selective CO2 Reduction. ACS Sustain Chem. Eng. 5, 8529-8534 (2017).
- Siahrostami, S., et al. Theoretical Investigations into Defected Graphene for Electrochemical Reduction of CO2. ACS Sustain Chem. Eng. 5, 11080-11085 (2017).
- Jiang, K., et al. Metal Ion Cycling of Cu Foil for Selective C-C Coupling in Electrochemical CO2 Reduction. Nat. Catal. , (2017).
