Angew：Cr-Cu2O纳米片阵列中亲氧Cr4+增强硝酸盐电还原制氨
学术
2024-10-18 21:16
上海
氧化亚铜（Cu2O）基催化剂在硝酸盐（NO3-）电化学还原为氨（eNO3RA）方面表现出有前景的活性，但是Cu+物种的电化学不稳定性可能导致耐久性不好，阻碍了对结构性能关系的探索。有鉴于此，中国科学院生态环境研究中心俞文正研究员等提出了一种有效的策略，通过将Cr4+掺入Cu2O，构建Cr4+-O-Cu+结构来稳定Cu+，在电催化还原硝酸盐合成氨的反应中表现优异性能。 要点1. 原位和准原位表征的结果说明，通过强烈的Cr4+-O-Cu+相互作用保持Cu+物种，这种相互作用抑制晶格氧的溶解。确定了Cr4+-O-Cu+原位生成的Cr3+-O-Cu+是eNO3RA的双活性位点，其中Cu+位点活化含氮中间体，Cr3+中心作为快速水解离的电子质子介质。要点2. 理论研究进一步表明，亚稳态Cr3+-O-Cu+有利于关键*ON中间体从吸热氢化反应变成ONH途径的放热反应，并促进随后以低能垒NH3脱附。具有最高91.6%法拉第效率的优异eNO3RA性能，而且通过与阳极硫化氧化反应结合，能够制备NH3和硫回收。
Kai Zhang, Bo Li, Fengchen Guo, Nigel Graham, Wenhui He, Wenzheng Yu, Unveiling the Dual Role of Oxophilic Cr4+ in Cr‐Cu2O Nanosheet Arrays for Enhanced Nitrate Electroreduction to Ammonia, Angew. Chem. Int. Ed. 2024DOI: 10.1002/anie.202411796https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202411796原位XPS、原位XRD、原位Raman、原位FTIR![]()
