楼雄文/谷晓俊AM：hcp-RuCo实现低电势下低浓度NO电还原制氨
学术
2024-11-09 19:14
上海
电催化还原NO制备NH3是具有前景的改善氮循环平衡的解决方案，但是如何设计一种性能优异的NO还原（NORR）电催化剂仍然是个巨大的挑战，特别是还原低浓度NO。有鉴于此，内蒙古大学谷晓俊教授、香港城市大学楼雄文教授等报道置换合金化策略（displacement-alloying strategy）能够掺杂Ru，将担载于碳纳米片之上的Co纳米粒子从fcc结构变成hcp结构，得到的hcp-RuCo电催化剂在低浓度NO的转化反应中得到优异的性能。得到的hcp结构RuCo合金在NORR电催化反应中实现创纪录的法拉第效率（99.2 %），在NO浓度为1 %，NH3产率达到77.76 μg h-1 mgcat-1，比fcc结构Co纳米粒子以及其他常见催化剂更好。DFT理论计算结果表明hcp-RuCo合金的优异NORR催化活性是由于Co位点的电子结构得到优化，并且相变导致决速步的能垒降低。使用hcp-RuCo组装Zn-NO电池，实现了2.33 mW cm-2的峰值功率密度，NH3产量达到45.94 μg h-1 mgcat-1。这项工作展示了改善低浓度NO催化转化的具有前景的方法。Dongdong Wang, Guilan Fan, Deyan Luan, Yan Guo, Xiaojun Gu, Xiong Wen (David) Lou, Ru-Incorporation-Induced Phase Transition in Co Nanoparticles for Low-Concentration Nitric Oxide Electroreduction to Ammonia at Low Potential, Adv. Mater. 2024DOI: 10.1002/adma.202408580https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202408580
