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?大工李新勇AFM: 中間體空隙限制效應(yīng),助力空心Cu2O@CoMn2O4電化學(xué)NO還原

本文制備了各種空心Cu2O@CoMn2O4納米催化劑,以驗(yàn)證ENOR過程中其對反應(yīng)中間體的空隙限制效應(yīng)。

?大工李新勇AFM: 中間體空隙限制效應(yīng),助力空心Cu2O@CoMn2O4電化學(xué)NO還原
由于空隙限制效應(yīng),中空納米反應(yīng)器在催化方面顯示出巨大的潛力。同時(shí),與選擇性催化還原脫除NO(SCR)相比,電化學(xué)NO還原為NH3(ENOR)在環(huán)境修復(fù)和儲能方面具有重要意義,但從未有報(bào)道關(guān)于ENOR的具有中空結(jié)構(gòu)的納米催化劑。
基于此,大連理工大學(xué)李新勇課題組制備了各種空心Cu2O@CoMn2O4納米催化劑,以驗(yàn)證ENOR過程中其對反應(yīng)中間體的空隙限制效應(yīng)。
?大工李新勇AFM: 中間體空隙限制效應(yīng),助力空心Cu2O@CoMn2O4電化學(xué)NO還原
?大工李新勇AFM: 中間體空隙限制效應(yīng),助力空心Cu2O@CoMn2O4電化學(xué)NO還原
?大工李新勇AFM: 中間體空隙限制效應(yīng),助力空心Cu2O@CoMn2O4電化學(xué)NO還原
理論計(jì)算表明,Cu2O@CoMn2O4異質(zhì)結(jié)構(gòu)有利于催化ENOR,其中Cu位點(diǎn)有利于*NOH中間體的形成。此外,原位漫反射傅里葉變換紅外光譜(DRIFTS)揭示了NO的吸附-解吸量與催化活性之間的線性關(guān)系,并且結(jié)合有限元法(FEM)證實(shí)了Cu2O@CoMn2O44納米催化劑對反應(yīng)中間體的孔隙限制效應(yīng)。
?大工李新勇AFM: 中間體空隙限制效應(yīng),助力空心Cu2O@CoMn2O4電化學(xué)NO還原
因此,最佳的Cu2O@CoMn2O4納米反應(yīng)器具有顯著的ENOR活性和選擇性,在-0.8 VRHE時(shí)NH3產(chǎn)率為94.18 mmol g-1 h-1,NO還原為NH3的法拉第效率(FE)為75.05%,其性能優(yōu)于一些最近報(bào)道的ENOR電催化劑。總的來說,這項(xiàng)工作闡明了中空納米反應(yīng)器對中間體的空隙限制效應(yīng),也為設(shè)計(jì)和開發(fā)用于綠色NH3生產(chǎn)的催化劑提供了指導(dǎo)。
Hollow Cu2O@CoMn2O4 Nanoreactors for Electrochemical NO Reduction to NH3: Elucidating the Void-Confinement Effects on Intermediates. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202205569

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