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与能源密集型HABER-BOSCH工艺相比,可再生能量驱动的电催化硝酸盐还原反应(NO3-RR)为在轻度条件下的氨合成提供了低碳途径。该路线将废水中的硝酸盐作为氮源和水作为氢来源,有可能可持续产生氨,同时减轻水污染。

来源:英国物理学家网首页
图形摘要。学分:ACS催化(2025)。 doi:10.1021/accatal.5C03512
ACS催化

与能源密集型HABER-BOSCH工艺相比,可再生能量驱动的电催化硝酸盐还原反应(NO3-RR)为在轻度条件下的氨合成提供了低碳途径。该路线将废水中的硝酸盐作为氮源和水作为氢来源,有可能可持续产生氨,同时减轻水污染。

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基于铜(CU)的催化剂在NO3-RR上表现出良好的性能。但是,他们遭受了包括高电势,竞争亚硝酸盐(NO2-)形成以及总体能源效率低的问题。

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In a study published in ACS Catalysis, a team led by Prof. Bao Xinhe and Prof. Gao Dunfeng from the Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) of the Chinese Academy of Sciences, along with Prof. Wang Guoxiong from Fudan University, proposed hydroxyl (*OH) adsorption as a selectivity descriptor for ammonia synthesis via NO3−RR over Cu催化剂。

吸附 氨合成

使用尺寸和形状选择的Cu纳米管模型催化剂,研究人员研究了电极电位和NO3-浓度如何影响NO3-RR产物分布。他们发现,更多的负电势和较低的No3浓度可以提高NO2 –形成的氨选择性,这与 *OH的吸附较弱密切相关。

催化剂

此外,研究人员提出的 *OH吸附是产品选择性的描述,因为它控制了水解离期间产生的表面吸附氢( *H)的可用性。他们证明,使用 *OH吸附作为描述符可以指导催化剂和电解质的设计以降低NO3 -RR的超电势。

“我们的工作强调了 *OH吸附作为选择性描述符,以设计更有效的系统针对硝酸盐的氨气合成,” Gao教授说。

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