文章简介
图1. eNOx−RR 过程中 Cu@hNCNC 催化剂的 hNCNC 腔内自增强的局部碱度示意图
图 2.Cu@hNCNC 和 Cu/hNCNC 的结构表征。
图 3.Cu@hNCNC 和 Cu/hNCNC 的 eNO3−RR-to-NH3 性能。
图4 Cu@hNCNC 和 Cu/hNCNC 催化剂局部 pH 值的评估和理论模拟
图 5.在中性电解质 （pH 7） 中，在 -1.5 V 下，Cu@hNCNC 中具有不同浓度 NOx− 的 eNOx−RR-to-NH3 性能。
图 6.通过将等离子体驱动的 N2 氧化与 eNOx-RR-to-NH3 耦合来证明可持续的 NH3 合成。
结论
作者通过将 Cu 纳米颗粒封装在亲水性 hNCNC 内，设计构建了限域 Cu@ hNCNC 催化剂。这种Cu@hNCNC催化剂可以防止 eNOx-RR 到 NH3 过程中原位产生的 OH− 离子从纳米笼中逸出，从而导致 Cu 纳米颗粒周围形成自增强的局部高 pH 环境，实验结果和有限元模拟证实了这一点。因此，即使在中性电解液中，具有半封闭环境的Cu@hNCNC催化剂也表现出优异的 eNOx−RR 到 NH3 活性，相当于在强碱性电解质中具有开放环境的 Cu/hNCNC 催化剂。在中性电解液中实现了 4.0 mol hour-1 g-1 的优异 NH3 产率和 99.7% 的 FE，这优于大多数非贵金属电解液催化剂在强碱性电解质中的表现。限制还有效地抑制了 eNOx−RR 过程中 Cu 物质的损失和团聚，导致Cu@hNCNC催化剂具有出色的稳定性，远优于 Cu/hNCNC。Cu@hNCNC催化剂的实用性通过等离子体驱动的 N2 氧化与 eNOx−RR 到 NH3 过程的耦合证明了。高活性、高 FE 和高稳定性与无碱电解质的综合优势为氨合成论提供了一种经济且可持续的替代方案。考虑到多级碳纳米笼的独特结构和性质，本研究中的便捷策略，即将催化活性物质封装在纳米笼内实现局部高 pH 环境，可能是微环境工程探索用于某些关键反应的先进催化剂的通用方法。
