ACS Catal:CuS-CoS内建电场增强电催化还原硝酸盐制备氨
纳米技术 纳米 2024-06-29

通过电化学还原反应将NO3-转化为NH3是能够处理废水的技术,这个技术有助于实现氮的循环。但是电解反应通常含有一系列质子耦合电子转移的过程,而且存在一些竞争反应。因此发展同时具有高选择性和高催化活性的催化剂非常重要。

有鉴于此,阿卜杜拉国王科技大学Hao Huang山东大学宋克鹏教授等报道Cu/Co比例不同的Cu-Co二元硫化物纳米片,研究Cu-S和CoS2之间的协同作用,以及CoS2的催化效果。

本文要点

(1)

在改变的Cu/Co比例与电催化性质之间建立火山图,比例优化的CuxS-Co0.5催化剂能够在-1.4 V实现~95.6 %法拉第效率。当-1.6 V的氨产量达到5.36 mg/h cm2,这比CuxS或CoS2分别高6.5倍和3.8倍。

(2)

通过光谱表征和理论计算,发现CuxS-Co0.5催化剂能够产生纳米层的内建电场,这个内建电场起到增强电子转移和构筑活性位点的重要作用。此外,改善水分子解离的性能有助于中间体的加氢还原,这些效应整体上显著增强催化活性。


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Maolin Zhang, Zedong Zhang, Shaolong Zhang, Zechao Zhuang, Kepeng Song*, Karthik Paramaiah, Moyu Yi, Hao Huang*, and Dingsheng Wang, Efficient Electrochemical Nitrate Reduction to Ammonia Driven by a Few Nanometer-Confined Built-In Electric Field, ACS Catal. 2024, 14, 10437–10446

DOI: 10.1021/acscatal.4c02317

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.4c02317


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