研究阐明了电催化硝酸盐还原的调节机制
中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所张海民研究员团队对异质结构双金属磷化物电催化剂增强电化学调控机制进行系统研究硝酸盐还原反应性能。
“该催化剂在不同的反应器中表现出不同的氨合成性能，”金孟博士说，“因此我们尝试了三种不同的电解槽，以确定如何提高电催化剂的性能。”
“电解槽的配置会极大地影响电极附近的局部反应环境，进而影响催化性能”，金孟博士说，“因此我们选择了三种不同的电解槽来研究电催化剂性能的调控机制。”
该成果发表在 《纳米研究》上。
硝酸根阴离子(NO 3 - )是工业废水和农业生产中的重要污染物。电催化硝酸盐还原(NO 3 RR)是解决环境问题和制备绿色氨(NH 3 )的有效途径。然而，NO 3 RR过程复杂，涉及多个电子和质子转移，并且由于析氢反应的竞争而导致法拉第效率低。电化学NO 3 RR反应器对于实现NO 3 - 到NH 3的高效转化也至关重要。
在这项研究中，研究人员通过简便的气相水热法在商业碳纸(CP)上合成了一系列双金属铜镍磷化物电催化剂。首先在 H 型电解池中评估了这些催化剂对 NO 3 RR的电催化性能。结果表明，Cu 3 P-Ni 2 P/CP-x能够建立丰富的异质界面，促进电子转移，提高NO 3 RR效率。
为了进一步了解电催化 NO 3 RR的动力学，研究人员采用旋转盘电极 (RDE) 设置来探索性能变化。
为了进一步了解电催化剂的NO 3 RR动力学差异，研究人员采用旋转盘电极(RDE)装置来测试相应的催化动力学参数。
此外，他们将该催化剂组装到膜电极组件(MEA)电解槽中，在工业电流密度下表现出高效的NO 3 RR活性和耐久性。原位光谱表征结合理论计算表明，异质界面的存在有效地调节了反应物的吸附，并且反应机理遵循连续的加氢脱氧途径。
这些发现有助于更好地了解电催化 NO 3 RR 过程，并为开发可持续氨合成高效耐用的催化剂铺平道路。
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