华南理工大学ACB：Co单原子和Co纳米粒子协同实现强酸性废水中硝酸盐到铵电催化转化！
文摘
2024-11-15 09:10
中国香港
通过电催化硝酸盐还原反应 (NO3RR) 从强酸性废水中高效生产铵 (NH4+) 具有良好的前景，但也面临氢析出竞争和催化剂腐蚀的挑战。1. 这项工作报告了一种新型催化剂（即 CoSA-CoNP@N-CNA/CC），它由碳布 (CC) 支撑氮掺杂碳纳米管阵列 (N-CNA) 组成，该阵列包含原子分散的 Co 单原子 (CoSA) 和 Co 纳米颗粒 (CoNP)，2. 在 pH 为 1 时实现出色的 NO3− 到 NH4+ 转化。所得阴极以 0.275mmol h−1 cm−2 的速率产生 NH4+，法拉第效率为 95.6%，在 −0.6V（相对于 RHE）时不会同时产生 NO2−。3. 研究表明，单个 Co 原子与包覆的 Co 纳米粒子之间的协同作用促进了电子转移，阻碍了氢吸附，增强了 NO3− 吸附和活化，并降低了涉及中间体 *NO 氢化的速率决定步骤的能量障碍。使用真实酸性样品的验证强调了 CoSA-CoNP@N-CNA/CC 通过 NO3RR 回收 NH4+ 的卓越能力。•合成了由 Co 单原子和 Co 纳米粒子组成的 CoSA-CoNP@N-CNA/CC。•它在 pH=1 时以高法拉第效率 (95.6%) 提供出色的 NH4+ 产量。•CoSA 和 CoNP 之间的协同作用增强了电子转移并降低了 NO3RR 的能量屏障。•强酸条件可防止结垢、节省能源并抑制 NO2− 的形成。•实际样品验证证实了其从酸性废水中回收 NH4+ 的能力。Synergistic effects of Co single atoms and Co nanoparticles for electrocatalytic nitrate-to-ammonium conversion in strongly acidic wastewater
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0926337324011263
