Ammonia electrosynthesis from nitrate using a stable amorphous/crystalline dual-phase Cu catalyst

电合成 催化作用 氨生产 硝酸盐 相(物质) 对偶(语法数字) 无定形固体 材料科学 无机化学 化学 化学工程 电化学 有机化学 物理化学 电极 艺术 工程类 文学类
作者
Yi Wang,Shuo Wang,Yunfan Fu,Jiaqi Sang,Pengfei Wei,Rongtan Li,Dunfeng Gao,Guoxiong Wang,Xinhe Bao
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 897-897 被引量:90
标识
DOI:10.1038/s41467-025-55889-9
摘要

Renewable energy-driven electrocatalytic nitrate reduction reaction presents a low-carbon and sustainable route for ammonia synthesis under mild conditions. Yet, the practical application of this process is currently hindered by unsatisfactory electrocatalytic activity and long-term stability. Herein we achieve high-rate ammonia electrosynthesis using a stable amorphous/crystalline dual-phase Cu catalyst. The ammonia partial current density and formation rate reach 3.33 ± 0.005 A cm−2 and 15.5 ± 0.02 mmol h−1 cm−2 at a low cell voltage of 2.6 ± 0.01 V, respectively. Remarkably, the dual-phase Cu catalyst can maintain stable ammonia production with a Faradaic efficiency of around 90% at a high current density of 1.5 A cm−2 for up to 300 h. A scale-up demonstration with an electrode size of 100 cm2 achieves an ammonia formation rate as high as 11.9 ± 0.5 g h−1 at a total current of 160 A. The impressive electrocatalytic performance is ascribed to the presence of stable amorphous Cu domains which promote the adsorption and hydrogenation of nitrogen-containing intermediates, thus improving reaction kinetics for ammonia formation. This work underscores the importance of stabilizing metastable amorphous structures for improving electrocatalytic reactivity and long-term stability. The authors develop an efficient and stable amorphous/crystalline dual-phase Cu catalyst towards electrocatalytic nitrate reduction reaction, with an ammonia Faradaic efficiency of around 90% at a high current density of 1.5 A cm−2 for up to 300 h.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
六花发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
pp完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
1秒前
慕青应助ZONG采纳,获得10
1秒前
2秒前
尊敬寒松发布了新的文献求助10
2秒前
无辜的芹菜完成签到 ,获得积分10
2秒前
2秒前
3秒前
sakura发布了新的文献求助30
4秒前
潇洒的惋清应助wzj采纳,获得10
4秒前
福袋子完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
玛斯特尔完成签到,获得积分10
5秒前
Akim应助凉雨渲采纳,获得10
5秒前
nemo发布了新的文献求助10
6秒前
雨中雨翼完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
湫殇发布了新的文献求助10
7秒前
7秒前
优雅以晴完成签到,获得积分10
7秒前
高大含灵完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
尊敬寒松发布了新的文献求助10
8秒前
OYzzd完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
9秒前
欢喜的元枫完成签到,获得积分10
9秒前
田様应助优雅以晴采纳,获得10
9秒前
深情安青应助enchanterlv采纳,获得10
9秒前
pw完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
12秒前
12秒前
晓汐发布了新的文献求助10
12秒前
ZONG完成签到,获得积分10
12秒前
青椒炒皮蛋完成签到 ,获得积分10
12秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
HYDROLYSE ACIDE DE QUELQUES DIOXASPIROCYCLANES 1314
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 800
Navigating Normative Orders. Interdisciplinary Perspectives 800
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7745957
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9293823
关于积分的说明 20222405
捐赠科研通 7325598
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3307993
关于科研通互助平台的介绍 2459976
邀请新用户注册赠送积分活动 2319431