Adv Mater：P-Cu/Co(OH)2串联电催化还原硝酸盐合成NH3

纳米技术

2024-09-12

电催化还原硝酸盐是具有前景的合成氨和废水处理技术。但是NO₃^-还原为NH₃过程包含多个质子耦合电子转移过程，并且能够生成副反应产物（NO₂^-, H₂等），这导致选择性合成氨变得非常困难和挑战性。

有鉴于此，清华大学席靖宇、昆明理工大学材料学院赵宗彦教授、深圳理工大学Lihong Yu等报道纳米花P-Cu/Co(OH)₂电催化剂，含有P-Cu簇和P-Co(OH)₂纳米片组成，因此能够将NO₃^-转化为NO₂^-、NO₂^-转化为NH₃的步骤之间匹配，避免过量NO₂^-累积，改善串联电催化还原合成氨反应的性能。

本文要点

（1）

从开始的2e^-过程，P-Cu能够阻碍*NO₂在Cu位点脱附，因此有助于NO₂^-释放到电解液。P-Co(OH)₂具有较好的捕获脱附NO₂^-能力，有助于6 e-过程催化转化NO₂^-。

（2）

在1M KOH和0.1M NO₃^-混合溶液中，P-Cu/Cu(OH)₂实现了优异的NH₃产率（42.63 mg h^-1 cm^-2），在-0.4 V的法拉第效率达到97.04 %。这种相互匹配的串联催化反应过程实现了优异的NH₃产率，展示了优化串联催化反应的方法，为发展和设计NO₃RR电催化剂提供帮助。

参考文献

Qiuyu Yan, Rundong Zhao, Lihong Yu, Zongyan Zhao, Le Liu, Jingyu Xi, Enhancing Compatibility of Two-Step Tandem Catalytic Nitrate Reduction to Ammonia Over P-Cu/Co(OH)₂, Adv. Mater. 2024

DOI: 10.1002/adma.202408680

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202408680