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陶善文AFM: 氨氧化和制氫兩不誤！富氧空位LSNC-Ar用于高效催化AOR和HER

氨極易溶于廢水中，并且即使氨含量很低，它仍然對自然環境和人類健康都有顯著的負面影響。因此，去除廢水中的氨是廢水處理領域的重要研究課題。電化學氨氧化是一項有效的氨去除方法，并且該技術對低成本和高活性的催化劑有很高的需求。

近日，英國華威大學陶善文課題組制備了單層RP型氧化物La_0.5Sr_1.5Ni_0.9Cu_0.1O_4-δ-Ar(LSNC-Ar)雙功能電催化劑，以實現高效氨氧化(AOR)和析氫反應(HER)。

LSNC-Ar可用作穩定的AOR陽極，在0.53 V vs. Ag/AgCl的電位下，在0.5 KOH和55×10^-3 M NH₄中電流密度為13.4 mA cm^-2。此外，AOR的動力學強烈依賴于堿濃度和氨濃度，表明較高的pH和氨含量可以提高LSNC-Ar催化劑的AOR活性。

該RP氧化物還顯示出優異的HER催化活性，當使用這種雙功能催化劑構建SAE時，SAE-LSNC-Ar的性能在低于0.8 V的電池電壓下與AE-PtIr/C-Pt/C的性能相差不大，并且SAE-LSNC-Ar在高電流下工作表明其出色的活性。因此，該系統能夠在電池電壓低至1.22 V的情況下，在真正的垃圾填埋場滲濾液中去除95%的氨。

LSNC-Ar優異的雙功能活性可以認為主要源于以下因素：1.重度Sr摻雜提高了電導率；2.在Ar中燒制增加了催化劑氧空位的濃度；3.Cu摻雜到鈣鈦礦的B位會引起Ni和Cu的協同作用。該項工作首次報道了使用具有K₂NiF₄結構的氧化物催化AOR和氨電解，為各種電化學裝置(包括對稱氨電解槽)設計高活性和穩定的雙功能催化劑提供了策略。

Oxygen Vacancy-Rich La_0.5Sr_1.5Ni_0.9Cu_0.1O_4-δ as a High-Performance Bifunctional Catalyst for Symmetric Ammonia Electrolyzer. Advanced Functional Materials, 2022. DOI: 10.1002/adfm.202204881

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