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研究概述

電催化硝酸鹽還原是可持續(xù)制氨的關鍵過程。

然而，為了最大化氨的收率，該過程不可避免地要在更負電位下運行，從而導致高能耗和競爭性析氫。

基于此，2024年10月21日，西北工業(yè)大學李家源副教授、太原理工大學韓冰瑩在國際期刊Angewandte Chemie International Edition發(fā)表題為《Reversible Hydrogen Acceptor–Donor Enables Relay Mechanism for Nitrate-to-Ammonia Electrocatalysis》的研究論文。

在此，研究人員為了解決這個問題，將氫鎢青銅（H_xWO₃）作為可逆氫供體-受體與銅（Cu）配對，以在高于0 V電位下實現中繼機制，該機制包括H快速插層H_xWO₃晶格、晶格H的快速脫嵌并轉移到Cu上，以及H在Cu上自發(fā)介導的硝酸鹽到氨的轉化。

結果表明，所得催化劑在0.10 V下具有高達3332.9±34.1 mmol g_cat^?1 h^?1的氨收率和約100%的法拉第效率，能耗為17.6 kWh kg_ammonia^?1，創(chuàng)歷史新低。

使用這些催化劑，研究人員在擴大的液流電池中實現了連續(xù)制氨，實際能耗為17.0 kWh kg_ammonia^?1。

圖文解讀

圖1：Cu/H_xWO₃@CC催化劑的合成和表征

圖2：Cu/H_xWO₃@CC催化劑的催化性能評估

圖3：Cu/H_xWO₃模型的理論建模

文獻信息

Reversible Hydrogen Acceptor–Donor Enables Relay Mechanism for Nitrate-to-Ammonia Electrocatalysis,?Angewandte Chemie International Edition,?2024. https://doi.org/10.1002/anie.202417631

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