华东理工大学AFM:N掺杂TiO2-x负载Zr单原子,构建受阻Lewis对促进NO3RR制NH3 2024年3月14日 下午3:12 • T, 顶刊 • 阅读 26 电化学还原硝酸盐(NO3RR)合成NH3在环境条件下具有环境矫正和高能源效率的优点,已成为Haber–Bosch合成氨的一种有前途的替代方法。其中,设计和开发高效的电催化剂是提高NO3RR效率的关键。在NO3RR中,人们一直致力于提高NO3−吸附和转化的缓慢动力学。由于NO3−是Lewis碱,产生具有缺电子特征的Lewis酸中心将有助于NO3−与催化剂相互作用,促进NO3−的解离和活化。此外,带正电荷的Lewis酸位点可以通过通过静电排斥干扰两个H+还原成H2来抑制析氢反应(HER)。 基于此,华东理工大学李春忠、朱以华和沈建华等合成了富含OV的N掺杂TiO2-x催化剂为载体的Zr单原子(Zr-TiON),其中不饱和Zr (Lewis酸)与OV周围的氧原子(Lewis碱)一起形成受阻路易斯对(FLP)。 电化学反应测试表明,制备的Zr-TiON催化剂在NO3RR过程中表现出优异的催化活性和选择性。在流动池中,NH3的法拉第效率和产率分别为94.8%和663.15 μmol h−1 mgcat−1;连续电解14小时后,NH3的法拉第效率仍在90%以上,表明Zr-TiON具有良好的长期稳定性。此外,在1A cm−2电流密度下,NH3的产率为26.16 mmol h−1 mgcat−1,显示出良好的工业应用前景。 理论计算和原位光谱分析表明,具有不饱和Zr (Lewis酸)与OV周围氧原子(Lewis碱)的FLP在促进富电子NO3−和缺电子*H物种的选择性吸附和活化中起着至关重要的作用,这种相互作用不仅提高了反应动力学,而且有效地抑制了副反应的进行。同时,NO3−中的氧物种具有富电性,在水解解离过程中充当电子给体,促进电荷转移过程。此外,FLP降低了Volmer步骤所需的反应能垒,有助于为后续的加氢反应提供大量的活性氢物种。 总的来说,该项工作证明构建FLP调控NO3RR反应物的分子活化是提高NH3收率的有效途径,也为高效NO3RR催化剂的开发提供了一条有效的策略。 Frustrated Lewis [airs on Zr single atoms supported N‐Doped TiO2‐x catalysts for electrochemical nitrate reduction to ammonia. Advanced Functional Materials, 2024. DOI: 10.1002/adfm.202401094 原创文章,作者:Jenny(小琦),如若转载,请注明来源华算科技,注明出处:https://www.v-suan.com/index.php/2024/03/14/428af9911f/ #催化#顶刊 赞 (0) 0 生成海报 微信扫码分享 相关推荐 南洋理工/海大AFM:理解钴单原子和小纳米粒子的协同效应:提高锌-空电池的氧还原反应催化活性和稳定性 2023年10月27日 南京大学「国家级青年人才」联手「院士」团队,新发Nature Synthesis! 2024年6月13日 中大廖培钦Angew:超过1.2 A cm-2!Ni-N5-C中性水溶液中电催化CO2生成CO 2022年9月25日 最新催化成果展:黄勃龙、邱介山、王定胜、邵宗平、汪浩等人 2023年11月27日 刘彬/翟月明教授JACS:异核双原子催化实现破坏CO2电还原线性关系机制的研究 2023年10月5日 胡喜乐等,最新Nature Catalysis!氢氧交换膜燃料电池新进展! 2023年12月22日