CuCo纳米片高效电催化还原硝酸盐产氨

从废水处理和低碳环保的角度出发,开发高效还原硝态氮(NO^(-)_(3))为氨(NH_(3))的电催化剂越来越受到人们的关注。在此,我们提出了一种生态友好,经济高效,生物仿生的Cu_(50)Co_(50)纳米片电催化剂,用于电化学还原NO^(-)_(3)到NH_(3)(NO^(-)_(3)RR),作为Haber-Bosch法生产氨过程的一个有前景的替代途径。Cu_(50)Co_(50)纳米片在-0.2 V vs.RHE的条件下产生NH_(3)的法拉第效率为100%±1%,电流密度为1035 mA·cm^(-2),对应的NH_(3)生产速率达到4.8 mmol·cm^(-2)·h-1(960 mmol·g^(-1)·h^(-1))。通过电化学原位红外光谱(FTIR)和原位壳层隔离纳米颗粒增强拉曼光谱(SHINERS)对NO^(-)_(3)RR过程中的中间物种进行检测,结合电化学测试,分析了其还原机理,并利用DFT计算对各反应步骤进行了验证。实验结果显示,铜(Cu)和钴(Co)之间有很强的协同作用,Co位点通过*H物种促进NO^(-)_(3)及其中间体加氢生成NH_(3)。