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電催化氮氧化為硝酸鹽是傳統硝酸鹽合成工業的一種有前景的替代方案，但其伴隨著巨大的能源消耗和溫室氣體排放等缺點。并且破壞氮氣中的N≡N三鍵(941 kJ mol^-1)仍然具有挑戰性，因此，開發具有既定反應途徑的高效電催化劑非常重要。

近日，天津大學張兵、于一夫等制備了一系列Ru摻雜的Pd材料，該材料具有優異的電催化氮氧化性能。

試驗結果表明，優化后的Pd_0.9Ru_0.1(77.7 μmol g_cat^-1 h^-1)在電催化氮氧化成硝酸鹽方面表現出優異的性能，大大優于純Pd(43.1 μmol g_cat^-1 h^-1)和Ru(0 μmol g_cat^-1 h^-1)樣品。

¹⁵N同位素標記結果表明，所得硝酸鹽全部來自N₂電氧化。電化學原位拉曼光譜揭示氮電氧化的活性物種在于在Pd_0.9Ru_0.1和Pd表面原位形成的Pd_0.9Ru_0.1O₂和PdO₂。

原位FTIR、差分電化學質譜(DEMS)和DFT計算清楚地揭示了氮電氧化的反應途徑。結合實驗結果和密度泛函理論(DFT)計算，研究人員證明Ru摻雜增加了Pd^IV活性物種的數量并降低了電位限制能壘，從而提高了氮氧化的電催化性能。

Ru-Doped Pd Nanoparticles for Nitrogen Electrooxidation to Nitrate. ACS Catalysis, 2021. DOI: 10.1021/acscatal.1c04360

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