泛亚电竞有序介孔碳上空间分离CuRu在大电位窗下用于硝酸盐的高级氨电合成—小柯机器人—科学网

　　苏州大学吴张雄团队报道了有序介孔碳上空间分离Cu/Ru在大电位窗下用于硝酸盐的高级氨电合成。相关研究成果于2024年8月28日发表于国际一流学术期刊《美国化学会杂志》。

　　废水中的硝酸盐（NO3-）对人类健康和生态环境构成严重威胁。电催化NO3-还原为氨（NH3）反应（NO3-RR）是一种有前景的无碳能源途径，可实现NO3-的去除和可持续的NH3合成。然而，由于复杂的多电子还原过程，在宽电势窗口下实现高法拉第效率仍然是一个挑战。

　　该文中，研究人员设计了一种由氮掺杂的有序介孔碳载体制成的空间分离的双金属串联电催化剂，其内部包封有超小和高含量的Cu纳米颗粒，外表面分散有大和低含量的Ru纳米颗粒（表示为Ru/Cu@NOMC)。在电催化NO3-RR中，Cu位点可以快速将NO3-转化为吸附的NO2-（*NO2-），而Ru位点可以有效地产生活性氢（*H），以增强Cu位点上将*NO2-转化为NH3的动力学。

　　由于Cu和Ru位点之间的协同效应，Ru/Cu@NOMC与可逆氢电极（RHE）相比，在0.1 V下显示出约100%的最大NH3法拉第效率（FENH3），在0.5 V下显示了1267 mmol gcat-1 h-1的高NH3收率。有限元法（FEM）模拟和电化学原位拉曼光谱表明，由于原位限制效应，介孔骨架可以提高中间浓度。由于铜-钌协同效应和中孔限制效应，FENH3在Ru/Cu@NOMC催化剂上再90%以上的范围内具有约500 mV的宽电位窗口，在156小时内具有优异的NH3生产稳定性。

　　JACS：《美国化学会志》，创刊于1879年泛亚电竞。隶属于美国化学会，最新IF：16.383