李灿院士等ACS Catal：通过分解水促进电化学还原硝酸盐

纳米技术

2023-08-05

电催化还原硝酸盐反应为制备氨提供新方法和途径，但是电催化还原硝酸盐反应面临缓慢的反应动力学，因为该反应包括多个电子和多个质子。

有鉴于此，中国科学院李灿院士、丁春梅等发展Cu₁Co₅合金催化剂用于电催化还原硝酸盐制备NH₃，在0.075 V vs RHE过电势进行电催化反应，NH₃实现了高电流密度（453 mA cm^-2）和高法拉第效率（96.2 %），该性能达到目前相关报道最好的结果。

主要内容

（1）

研究发现Cu和Co之间的相互作用导致合金的电子结构产生重构，NO₃^-吸附变为自发吸附过程，并且改善*NO→*N和*NH→*NH₂步骤。

（2）

发现水解离反应与N物种的转化步骤是电催化反应的决速步骤，该反应在Co位点上容易进行，并且改善NO₃^-还原反应。这项研究有助于设计通过增强H₂O分子解离实现高活性碱性NO₃^-还原电催化剂。

参考文献

Yiyang Zhou, Ruizhi Duan, Hao Li, Miao Zhao, Chunmei Ding,* and Can Li*, Boosting Electrocatalytic Nitrate Reduction to Ammonia via Promoting Water Dissociation, ACS Catal. 2023, 13, 10846−10854

DOI: 10.1021/acscatal.3c02951

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.3c02951