來源:《中國科學(xué)報》 第4版 綜合
發(fā)布時間:2023-11-22

電催化一氧化氮高效合成氨示意圖。中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所供圖
本報訊(見習(xí)記者孫丹寧)近日,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員肖建平團(tuán)隊和研究員汪國雄團(tuán)隊在電催化一氧化氮還原反應(yīng)(eNORR)合成氨研究方面取得新進(jìn)展,其在Cu6Sn5合金催化劑上實現(xiàn)了96.9%的氨法拉第效率和安培級電流密度。相關(guān)成果發(fā)表于《自然-能源》。
氨作為一種重要的化學(xué)物質(zhì),可用于肥料、炸藥和硝酸等的制備,還可作為燃料。eNORR合成氨相較于傳統(tǒng)的哈伯法,是一種更綠色更經(jīng)濟(jì)的去中心化合成氨的策略。
該研究中,肖建平團(tuán)隊基于自主開發(fā)的圖論和反應(yīng)相圖分析算法,通過基于描述符的方法,初步篩選出了銅錫合金具有高eNORR合成氨活性。汪國雄團(tuán)隊進(jìn)一步合成了Cu6Sn5合金,并驗證了其具有安培級的合成氨活性。一氧化氮電催化實驗表明,Cu6Sn5催化劑比Cu和Sn具有更高的活性和選擇性,在更廣泛的電壓范圍內(nèi)表現(xiàn)出很高的合成氨選擇性,并且在大于600mAcm-2時,保持穩(wěn)定運(yùn)行135小時。電化學(xué)能壘計算表明,Cu6Sn5催化劑比Cu和Sn上生成氨的能壘更低,而且證明Cu6Sn5合金上各產(chǎn)物決速步能壘的大小關(guān)系和實驗測得產(chǎn)物FE分布趨勢相符。
在總電流為400A時,Cu6Sn5合金上一氧化氮電還原產(chǎn)氨速率達(dá)到2.5molh-1,展現(xiàn)出了應(yīng)用潛力。
相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1038/s41560-023-01386-6
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