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 27 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 短短8年,得长江,拿杰青,发6篇Science,今日再发Science! 2022年11月26日 Nature Chemistry:选择性≥99%、转化率接近100%!可见光催化制乙烯 2024年2月16日 IF=31.068!加州大学Nat. Rev. Phys.评述机器学习在DFT发展中的应用 2023年10月9日 AFM:稳定层状富镍氧化物正极的先进纳米颗粒涂层 2023年10月15日 郭玉国/殷雅侠/张千玉Angew.:从缓解电子泄漏的角度抑制SEI的生长 2023年10月10日 电池顶刊集锦!Nature子刊、AM、EES、Adv. Sci.、EnSM、ACS Nano、AFM等成果! 2024年1月23日