张新波/钟海霞/鲍迪ACS Catalysis:电化学诱导氧化铜催化剂合成,用于选择性硝酸还原制氨 2023年10月5日 上午12:31 • 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 49 在温和条件下利用电能驱动的电化学氮还原反应(NRR)引起了人们的广泛关注。然而,由于N2的低水溶性和高的N≡N键解离能(945 kJ mol−1),通过NRR过程生产NH3的选择性和产率极低。最近,电还原具有较高的水溶性和较低的N≡O键解离能(204 kJ mol−1)的硝酸盐(NO3−),在消除环境中NO3−污染的同时,还能够以较快的反应速率产生NH3。 然而,硝酸盐(NO3−)还原反应(NO3RR)涉及多个电子和质子转移过程,其可能产生不同的产物,包括NO2−、NO、N2和NH2OH等,因此表现出较差的NH3选择性。因此,开发一种高效、高选择性的NO3RR催化剂是实现NH3高效生产的前提。 基于此,中科院长春应化所张新波、钟海霞和鲍迪等从可控晶面Cu2O粒子出发,采用电化学预还原方法制备了一种Cu/Cu2O模型催化剂,系统研究了Cu基催化剂在不同电位下NO3RR反应过程中的结构演变。实验结果表明,在高还原电位(< 0.6 VRHE)下,CuO上原位生成的Cu0(OD-Cu)是NO3高选择性还原为NH3的真正活性相,并且OD-Cu立方体在−0.9 V时的最大NH3法拉第效率(FE)为93.9%、产率为219.8 μmol h−1 cm−2,以及对NH3的TOF为1.09 × 10−2。 脉冲电解实验、原位IR/Raman和理论计算分析表明,在高还原电位下,在OD-Cu上优先产生NH3;在低还原电位下,Cu/Cu2O界面有利于NO2−的生成。 此外,OD-Cu立方体对NO3−吸附的增强(OD-Cu的d带中心更接近费米能级)、电位决定步骤(*NH3→NH3)反应能垒的降低,以及竞争性析氢反应(HER)的抑制导致催化剂高的NH3选择性。综上,该项工作详细阐述了铜基电催化剂的真正活性相和相应的催化行为,这将为合理优化NH3电催化剂的性能提供了指导。 Potential-Induced Synthesis and Structural Identification of Oxide-Derived Cu Electrocatalysts for Selective Nitrate Reduction to Ammonia. ACS Catalysis, 2023. DOI: 10.1021/acscatal.3c01315 原创文章,作者:Gloria,如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2023/10/05/299749ffa9/ 催化 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 许家印指导论文,恒大房地产开发风险管理研究…极具讽刺?! 2023年11月22日 他,985院长「国家杰青」!最新Nature子刊!机器学习辅助万余个候选物筛选SAAs 2024年7月19日 博导说:青椒年纪轻轻就想当老板,想压榨研究生出成果,是在作死! 2023年11月9日 ACS Nano:化学羟基化与物理异质界面的协同作用改善析氢动力学 2021年8月27日 电池顶刊集锦:潘锋、乔世璋、陶占良、马建民、王峰、李宏岩、王子奇、商超群、牛津等成果! 2022年11月11日 苏州大学&清华大学AEM综述:介质材料设计对锂硫化学的电催化作用——进展和前景 2023年11月13日