JACS：均匀混合的Cu-Co双金属实现工业级硝酸盐电合成氨

催化计 · 公众号 · · 2024-08-26 19:25

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电催化讨论群-1： 529627044

电催化还原硝酸盐是可持续制备 NH ₃ 的途径，但是选择性制备 NH ₃ 受到 NO ₃ RR 过程包含多种中间体的问题以及竞争性 HER 副反应的问题。因此，发展高效 NO ₃ RR 催化剂是至关重要的课题。

有鉴于此， 国立蔚山科学技术院（ UNIS T ） Seungho Cho 教授、 Ji-Wook Jang 教授、斯坦福大学 Thomas F. Jaramillo 教授等报道由双金属羟基盐转化得到高活性的双金属催化剂。

本文要点

要点1. Cu ₁ Co ₁ -HDS 催化剂在 NO ₃ RR 电催化反应过程中发生原位结构重构，得到了 Cu ⁰ 和 Co(OH) ₂ 的均匀分布的纳米复合催化剂。催化剂结构重组产生的 Cu ⁰ 能够将 NO ₃ ^- 还原为 NO ₂ ^- ，随后 NO ₂ ^- 进一步在 Co(OH) ₂ 位点加氢生成 NH ₃ 。

要点2. 均匀分布的 Cu 和 Co 催化物种能够形成尽量高的协同作用，在 NO ₃ RR 电催化反应中表现优异的性能， NH ₃ 产量达到 4.625 mmol h ^-1 cm ^-2 ，这个性能是目前 NO ₃ RR 最好的。当 Cu ₁ Co ₁ -HDS 催化剂与 Si 太阳能电池集成，处理工业废水 2000 ppm NO ₃ ^- 能够实现 4.53 % 的太阳能制氨效率。

这项工作展示了优化 Cu 和 Co 的分布和组成，增强电催化合成氨的方法。

Wonsik Jang, Dongrak Oh, Jinyoung Lee, Jongkyoung Kim, Jesse E. Matthews, Hyoseok Kim, Sang-Won Lee, Seunghyun Lee, Yi Xu, Je Min Yu, Seon Woo Hwang, Thomas F. Jaramillo*, Ji-Wook Jang*, and Seungho Cho*, Homogeneously Mixed Cu–Co Bimetallic Catalyst Derived from Hydroxy Double Salt for Industrial-Level High-Rate Nitrate-to-Ammonia Electrosynthesis, J. Am. Chem. Soc. 2024

DOI: 10.1021/jacs.4c07061

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c07061

电催化讨论群-1： 529627044

光催化群-2： 927909706

均相催化与酶催化群-2： 929342001

纳米催化群-1： 256363607

多孔材料群-2： 813094255

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