吉林大学Angew：AuCu3/Cu plasma催化合成氨

纳米技术

2024-12-24

使用波动的可再生能源进行绿色合成氨是一个长期追求的目标。温和条件下非热等离子体合成氨是一种有前景的技术，但它面临着低能效的关键挑战。

有鉴于此，吉林大学李路教授、母晓玥教授等报道开发了一种易于规模化的AuCu₃/Cu催化剂，该催化剂由金属Cu作为天线，以及金属Cu表面的纳米AuCu₃催化位点组成，显著提高了射频（RF，radio-frequency）等离子体的能量效率和氨产量。

本文要点：

（1）

与单独使用等离子体相比，AuCu₃/Cu的单程氨产量增加20倍，接近于10%。机理研究表明，Cu天线能够放大毫米尺度的局部电场，促进生成活性氮物种，包括氮自由基和振动激发的氮分子。

（2）

由于d能带中心向下移动，以及独特的Cu-Au界面结构，Cu天线表面改性的AuCu₃纳米合金催化剂生成活性NH_X（x=0,1,2）物种的氢化反应能垒（速率决定步骤）显著降低，促进了氨在较低温度下的脱附。

Cu天线和表面AuCu₃纳米合金的协同效应通过氮自由基介导的Eley-Rideal途径和振动激发的氮分子Langmuir-Hinshelwood途径增强合成氨反应。

参考文献

Zhenlu Li, Shize Liu, Qingyun Zhan, Jiayang Li, Zihao Zhang, Yumeng Qian, Yiyu Cai, Xiaoyue Mu, Lu Li, Synergistic Enhancement of Plasma-Driven Ammonia Synthesis Using a AuCu₃/Cu Composite Catalyst, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202424165

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202424165