李玉良院士&薛玉瑞Nano Energy：多孔石墨炔负载的CoOx量子点用于固氮反应

Nanoyu

2021-07-15

氨（NH₃）是氮肥工业、关键化学工业和家用化学品以及化学前体的原料。然而，传统的用于合成氨的哈伯-博世法具有高污染和高能耗的缺点。因此，迫切需要开发更可持续和温和的工业合成氨方法。最近几十年，科学家们一直期待在环境温度和压力下，利用可持续的阳光来驱动N₂和水（H₂O）的合成NH₃反应。

近日，中科院化学研究所李玉良院士，薛玉瑞教授，Feng He报道了锚定Co量子点的多孔GDY（GDY@CoO_xQD）是催化N₂和H₂O合成NH₃的理想材料，在46次重复实验中，具有最高达到26502 μmol_NH3 g_cat.^-1 h^-1的NH₃产率（Y_NH3），最低的Y_NH3也达到15026 μmol_NH3 g_cat.^-1 h^-1，平均Y_NH3达到19583 μmol_NH3 g_cat.^-1 h^-1，同时，具有100%的选择性，以及在室温和环境下的高长期稳定性。

文章要点

1）研究发现，GDY的炔键、天然孔隙和高还原能力促进了Co纳米颗粒的原位修饰和稳定性。

2）密度泛函理论（DFT）计算表明，由于Co和GDY之间的协同效应，修饰的碳带具有很强的光敏性和供电子效应，从而实现了高效的NRR性能。同时N₂解离也变得更高效，从而提高光催化NRR（PCNRR）性能。

参考文献

Yuxin Liu, Yurui Xue, Lan Hui, Huidi Yu, Yan Fang, Feng He and Yuliang Li, Porous graphdiyne loading CoOx quantum dots for fixation  nitrogen  reaction, Nano  Energy, (2021)

DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106333

https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106333