Die Umwandlung von Kohlendioxid (CO2) in wertvolle Chemikalien ist eine Schlüsselstrategie zur Eindämmung des Klimawandels und zur Erreichung der Kohlenstoffneutralität. Herkömmliche Katalysatoren stehen vor Herausforderungen hinsichtlich Selektivität und Effizienz. Aufgrund dieser Probleme ist es von entscheidender Bedeutung, neue Strategien zur Verbesserung der Leistung von Elektrokatalysatoren zu entwickeln. Aufgrund dieser Herausforderungen sind eingehende Studien erforderlich, um das Feld voranzubringen.
Ein Team der Hong Kong Polytechnic University unter der Leitung von Bolong Huang, veröffentlichte eine Rezension in eWissenschaft Untersuchung der Nachbarschaftseffekte in Einzelatomkatalysatoren zur CO2-Reduktion. Die Studie unterstreicht die Bedeutung der umgebenden Atome bei der Modulation der elektronischen Eigenschaften von Einzelatomkatalysatoren (SACs) und damit bei der Verbesserung ihrer katalytischen Leistung.
Der Bericht fasst verschiedene Nachbareffekte und ihren Einfluss auf die elektrochemische Reduktion von CO2 zusammen. SACs, die für ihre katalytische Aktivität bekannt sind, profitieren von der elektronischen Modulation durch benachbarte Atome. Diese Atome können als zusätzliche aktive Stellen fungieren, den Elektronentransfer erleichtern und die Effizienz der CO2-Reduktion verbessern.
Die Studie untersucht auch den Koordinationseffekt an einzelnen aktiven Metallstellen und präsentiert einen Ausblick für die Untersuchung von Nachbareffekten in anderen elektrokatalytischen Prozessen. Sowohl theoretische als auch experimentelle Beweise deuten darauf hin, dass benachbarte Stellen die SAC-Leistung verbessern, indem sie während des katalytischen Prozesses sekundäre aktive Stellen bereitstellen.
Dr. Bolong Huang, der leitende Forscher, erklärte: „Unsere Erkenntnisse zu Nachbarschaftseffekten eröffnen neue Möglichkeiten für die Entwicklung fortschrittlicher Einzelatomkatalysatoren. Wenn wir verstehen, wie benachbarte Atome den katalytischen Prozess beeinflussen, können wir effizientere und nachhaltigere Lösungen zur CO2-Reduzierung entwickeln.“
Diese Forschung liefert wertvolle Erkenntnisse für die Entwicklung fortschrittlicher SACs für eine effiziente Elektrokatalyse. Das verbesserte Verständnis benachbarter Effekte könnte zur Entwicklung besserer Katalysatoren für eine nachhaltige Energieumwandlung führen und damit letztlich einen Beitrag zur Bekämpfung des Klimawandels und zur Erreichung der Kohlenstoffneutralität leisten.
Mehr Informationen:
Hon Ho Wong et al, Nachbarschaftseffekt in Einzelatomkatalysatoren für die elektrochemische Kohlendioxidreduktionsreaktion, eWissenschaft (2023). DOI: 10.1016/j.esci.2023.100140