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Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research 6/2021

01.06.2021 | Research paper

ZIF-8 derived porous ZnO with grain boundaries for efficient CO2 electroreduction

verfasst von: Yuhan Hu, Haihua Wu, Yaoyue Yang, Xiaoman Lin, Hailian Cheng, Rui Zhang, Xiaole Jiang, Jing Wang

Erschienen in: Journal of Nanoparticle Research | Ausgabe 6/2021

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Abstract

Electrocatalytic CO2 reduction reaction has been considered as a promising route to realize carbon cyclic utilization and renewable energy storage. Recently, Zn-based catalysts have attracted much attention due to their earth-abundant reserve and low cost, which can meet the demand for commercial applications at a large scale. Herein, ZnO catalyst (ZIF-8-D-ZnO) was synthesized by pyrolysis of ZIF-8 precursor for electrocatalytic reduction of CO2. The ZIF-8-D-ZnO catalyst exhibits an excellent catalytic activity for CO production than rod-like ZnO and Zn foil catalysts, with faradaic efficiency of 86.7 % and geometric current density of 16.1 mA cm−2 at −1.2 V (vs. RHE). Moreover, the overpotential over ZIF-8-D-ZnO is much lower than that of analogous catalysts. The results suggest that the grain boundaries within the porous structure facilitate CO2 electroreduction over ZIF-8-D-ZnO due to the introduction of new catalytically active sites. This work provides experimental evidence for the design of efficient Zn-based materials for CO2 electrocatalytic reduction.

Graphical abstract

ZIF-8-D-ZnO catalyst with porous structure and grain boundaries exhibits much higher CO faradaic efficiency and current density than ZnO-R and Zn foil catalysts.

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Zurück zum Zitat Cravillon J, Nayuk R, Springer S, Feldhoff A, Huber K, Wiebcke M (2011) Controlling zeolitic imidazolate framework nano- and microcrystal formation: insight into crystal growth by time-resolved in situ static light scattering. Chem Mater 23:2130–2141. https://doi.org/10.1021/cm103571yCrossRef Cravillon J, Nayuk R, Springer S, Feldhoff A, Huber K, Wiebcke M (2011) Controlling zeolitic imidazolate framework nano- and microcrystal formation: insight into crystal growth by time-resolved in situ static light scattering. Chem Mater 23:2130–2141. https://​doi.​org/​10.​1021/​cm103571yCrossRef
Zurück zum Zitat Kondratenko EV, Mul G, Baltrusaitis J, Larrazabal GO, Perez-Ramirez J (2013) Status and perspectives of CO2 conversion into fuels and chemicals by catalytic, photocatalytic and electrocatalytic processes. Energy Environ Sci 6:3112–3135. https://doi.org/10.1039/c3ee41272eCrossRef Kondratenko EV, Mul G, Baltrusaitis J, Larrazabal GO, Perez-Ramirez J (2013) Status and perspectives of CO2 conversion into fuels and chemicals by catalytic, photocatalytic and electrocatalytic processes. Energy Environ Sci 6:3112–3135. https://​doi.​org/​10.​1039/​c3ee41272eCrossRef
Zurück zum Zitat Mallongi A, Indra R, Arief MKM, Satrianegara MF (2020) Environmental pollution and health problems due to forest fires with CO2 parameters. Medico-legal Update 20:888–892 Mallongi A, Indra R, Arief MKM, Satrianegara MF (2020) Environmental pollution and health problems due to forest fires with CO2 parameters. Medico-legal Update 20:888–892
Metadaten
Titel
ZIF-8 derived porous ZnO with grain boundaries for efficient CO2 electroreduction
verfasst von
Yuhan Hu
Haihua Wu
Yaoyue Yang
Xiaoman Lin
Hailian Cheng
Rui Zhang
Xiaole Jiang
Jing Wang
Publikationsdatum
01.06.2021
Verlag
Springer Netherlands
Erschienen in
Journal of Nanoparticle Research / Ausgabe 6/2021
Print ISSN: 1388-0764
Elektronische ISSN: 1572-896X
DOI
https://doi.org/10.1007/s11051-021-05271-9

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