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南開AM: 調(diào)控納米多孔NiSb競爭吸附位點來增強氮電還原

南開AM: 調(diào)控納米多孔NiSb競爭吸附位點來增強氮電還原

近年來,氮還原反應(NRR)引起了科研人員的廣泛興趣,但由于存在競爭性快速析氫和氮活化困難等限制,阻礙了NRR的發(fā)展及應用。
南開大學程方益、Wence Xu等報道了一種納米多孔NiSb合金,其可用于高效電催化NRR。
南開AM: 調(diào)控納米多孔NiSb競爭吸附位點來增強氮電還原
作者通過Nb96Sb4合金前體的簡單化學脫合金制備出納米多孔NiSb,在0.2 V的低的過電位下,與單獨Ni或Sb相比,納米多孔NiSb合金表現(xiàn)出更高的產(chǎn)NH3活性和選擇性。
光譜和吸附研究表明,缺電子的Ni向Sb提供電子,從而促進了NiSb合金上的氮吸附。該催化劑在低過電位下具有優(yōu)異的NH3產(chǎn)率(56.9 μg h-1 mg-1)和 FE(48.0%)。
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DFT計算表明,在高氫覆蓋率下,催化劑上電荷重新分布增強了惰性N≡N三鍵的活化,使NiSb表面上的決速步(質(zhì)子耦合電子轉(zhuǎn)移)具有較低的能量勢壘。
此外,Sb原子分離結(jié)合位點,通過調(diào)節(jié)配位環(huán)境和電子結(jié)構來削弱H+和N2之間的競爭吸附。該研究將為基于非貴重3d過渡金屬和VA族金屬合金的高效NRR電催化劑的開發(fā)提供思路。
Nanoporous NiSb to enhance nitrogen electroreduction via tailoring competitive adsorption sites. Advanced Materials, 2021. DOI: 10.1002/adma.202101126

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