高冠道Angew.:Cu-Ni串联催化剂用于硝酸盐高效合成氨 2023年10月7日 上午12:31 • 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 17 电催化硝酸盐还原可以持续产生氨,减轻水污染,但由于动力学不匹配和HER竞争,具有挑战性。Cu/Cu2O异质结可有效地破坏NO3−到NO2−的速率决定步骤,从而实现NH3的高效转化,但电化学重构表明其不稳定。 基于此,南京大学高冠道教授等人报道了一种可编程脉冲电解策略,以获得可靠的Cu/Cu2O结构,其中Cu在氧化脉冲期间被氧化成CuO,然后在还原时再生Cu/Cu2O。在最佳脉冲条件下,Cu/Cu2O具有较高的NO3−到NH3的法拉第效率(FE为88.0±1.6%,pH=12)和NH3产率(583.6±2.4 μmol cm−2 h−1)。 研究发现,突破NO3−到NO2−的有限动力学是提高NO3RR反应性的关键。过氧化后形成大量CuO跃迁,在后续还原过程中实现Cu/Cu2O结构的自我修复,其中Cu/Cu2O使NO3−快速转化为NO2−,其中脉冲NO3RR的高反应性高度依赖于原位生成的Cu/Cu2O界面。 此外,脉冲NO3RR过程中不同的产物范围主要取决于Cu/Cu2O的氢吸附。在pH=14时,低过电位下Cu/Cu2O上的弱Had限制了NH3的生成。NO3−到NO2−的反应动力学比NO2−到NH3的反应动力学要快,导致大量的NO2−积累。 在高过电位下,随着Had覆盖率的增加,NO3−对NH3的反应性显著增强。通过降低电解液的pH值,可有效地调节NH3生成的反应活性和选择性,并设计了Cu-Ni串联催化剂体系,进一步平衡NO3−生成NO2−和NO2−生成NH3的反应速率。 在脉冲条件下,原始Cu-Ni合金转化为活性Cu/Cu2O-Ni/Ni(OH)2配合物,其中Cu/Cu2O结构优先催化NO3−还原为NO2−,Ni/Ni(OH)2为Had的进一步加氢提供了结合位点。串联催化可以平衡NO3−到NO2−和NO2−到NH3反应的速率,从而在相对较低的过电位下显著增强上述转化。 Electrical Pulse-Driven Periodic Self-Repair of Cu-Ni Tandem Catalyst for Efficient Ammonia Synthesis from Nitrate. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202217337. https://doi.org/10.1002/anie.202217337. 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/2023/10/07/5a2ab3b0b9/ 催化 赞 (0) 0 生成海报 相关推荐 浙大Nature子刊:引入这个团簇助剂,催化活性提高>50倍! 2022年10月11日 8篇电池顶刊!孙世刚、陈国英、陈忠伟、侴术雷、金辉乐、鲁兵安、张山青、朱永春等成果 2023年10月13日 孟颖/刘兆平Mater. Today: 揭秘Co对高性能富锂层状正极材料的重要性 2023年10月12日 隋曼龄/柯小行JMCA:揭示温度对增强ORR的关键作用,以工程化ZIF衍生催化剂的结构 2021年8月26日 施一公演讲:怎样在科学研究的道路上坚持走下去? 2023年10月24日 陆俊/朱俊武AFM:揭示循环倍率对无钴高镍正极结构退化的影响 2023年10月9日