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Ordered Ag Nanoneedle Arrays with Enhanced Electrocatalytic CO2 Reduction via Structure-Induced Inhibition of Hydrogen Evolution
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-08-01 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01853 Qin Chen 1 , Kang Liu 1 , Yajiao Zhou 1 , Xiqing Wang 1 , Kuangzhe Wu 1 , Hongmei Li 1, 2 , Evangelina Pensa 3 , Junwei Fu 1 , Masahiro Miyauchi 4 , Emiliano Cortés 3 , Min Liu 1
Nano Letters ( IF 9.6 ) Pub Date : 2022-08-01 , DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c01853 Qin Chen 1 , Kang Liu 1 , Yajiao Zhou 1 , Xiqing Wang 1 , Kuangzhe Wu 1 , Hongmei Li 1, 2 , Evangelina Pensa 3 , Junwei Fu 1 , Masahiro Miyauchi 4 , Emiliano Cortés 3 , Min Liu 1
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Silver is an attractive catalyst for converting CO2 into CO. However, the high CO2 activation barrier and the hydrogen evolution side reaction seriously limit its practical application and industrial perspective. Here, an ordered Ag nanoneedle array (Ag-NNAs) was prepared by template-assisted vacuum thermal-evaporation for CO2 electroreduction into CO. The nanoneedle array structure induces a strong local electric field at the tips, which not only reduces the activation barrier for CO2 electroreduction but also increases the energy barrier for the hydrogen evolution reaction (HER). Moreover, the array structure endows a high surface hydrophobicity, which can regulate the adsorption of water molecules at the interface and thus dynamically inhibit the competitive HER. As a result, the optimal Ag-NNAs exhibits 91.4% Faradaic efficiency (FE) of CO for over 700 min at −1.0 V vs RHE. This work provides a new concept for the application of nanoneedle array structures in electrocatalytic CO2 reduction reactions.
中文翻译：
通过结构诱导抑制氢析出增强电催化 CO2 还原的有序银纳米针阵列
银是将CO 2转化为CO的有吸引力的催化剂。然而，高CO 2活化势垒和析氢副反应严重限制了其实际应用和工业前景。在这里，通过模板辅助真空热蒸发制备有序的Ag纳米针阵列（Ag-NNAs），将CO 2电还原为CO。纳米针阵列结构在尖端诱导了强的局部电场，这不仅降低了活化势垒对于 CO 2电还原还增加了析氢反应 (HER) 的能垒。此外，阵列结构具有较高的表面疏水性，可以调节界面处水分子的吸附，从而动态抑制竞争性HER。结果，最佳的 Ag-NNAs 在 -1.0 V vs RHE 下表现出 91.4% 的 CO 法拉第效率 (FE) 超过 700 分钟。该工作为纳米针阵列结构在电催化CO 2还原反应中的应用提供了新的思路。
更新日期：2022-08-01
中文翻译：
通过结构诱导抑制氢析出增强电催化 CO2 还原的有序银纳米针阵列
银是将CO 2转化为CO的有吸引力的催化剂。然而，高CO 2活化势垒和析氢副反应严重限制了其实际应用和工业前景。在这里，通过模板辅助真空热蒸发制备有序的Ag纳米针阵列（Ag-NNAs），将CO 2电还原为CO。纳米针阵列结构在尖端诱导了强的局部电场，这不仅降低了活化势垒对于 CO 2电还原还增加了析氢反应 (HER) 的能垒。此外，阵列结构具有较高的表面疏水性，可以调节界面处水分子的吸附，从而动态抑制竞争性HER。结果，最佳的 Ag-NNAs 在 -1.0 V vs RHE 下表现出 91.4% 的 CO 法拉第效率 (FE) 超过 700 分钟。该工作为纳米针阵列结构在电催化CO 2还原反应中的应用提供了新的思路。
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