Piezopotential‐Driven Nitrogen Reduction for Sustainable Ammonia Synthesis via Metal–Piezoelectric Interfacial Coupling

作者
Syuan‐Tai Chang,Hsun‐Yen Lin,Yu‐Ching Chen,Sz‐Nian Lai,Yu‐Hsiang Wang,Jyh Ming Wu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:: e75808-e75808
标识
DOI:10.1002/smll.75808
摘要

ABSTRACT Ambient ammonia synthesis remains highly challenging due to the inertness of N 2 and inefficient charge separation and interfacial reaction kinetics in current piezocatalytic systems. Herein, we report a metal–piezoelectric strategy by engineering amorphous Ru‐coated ZnO nanorods to enable highly efficient piezocatalytic nitrogen reduction. The introduction of an optimized amorphous Ru‐coated surface induces strong interfacial charge redistribution and establishes a built‐in electric field, which synergistically enhances piezoelectric polarization and carrier dynamics. As a result, the optimized ZnO‐NRs/10Ru exhibits a dramatically prolonged carrier lifetime (18 ns, an approximately ninefold increase) and the strongest piezoresponse among all samples. Piezo‐induced charge separation generates reductive • H species that may facilitate the hydrogenation of adsorbed nitrogen species, accompanied by • OH formation through hole‐mediated water oxidation. Under purely mechanical stimulation, ZnO‐NRs/10Ru achieves an ammonia yield of 2007.06 µmol g cat −1 L −1 h −1 , nearly twice that of pristine ZnO, with excellent structural stability and isotope‐confirmed nitrogen origin. Finite‐element simulations further demonstrate that the Ru‐coated surface optimizes internal piezopotential distribution while maintaining efficient charge transfer across the ZnO/Ru interface. This work provides a general strategy for metal‐modified piezoelectric catalysts toward sustainable ammonia synthesis and energy conversion applications.

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
ning发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
lks发布了新的文献求助20
1秒前
涛涛子发布了新的文献求助10
2秒前
3秒前
FJH完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
汉堡包的应助被四火采纳,获得10
4秒前
MMM完成签到,获得积分10
5秒前
极品小吃货完成签到,获得积分10
5秒前
大珊完成签到,获得积分20
5秒前
昭仪完成签到 ,获得积分10
5秒前
白纸发布了新的文献求助10
6秒前
zzz完成签到,获得积分10
6秒前
共享精神的应助被CC采纳,获得20
7秒前
8秒前
8秒前
9秒前
科目三的应助被Jackylee采纳,获得10
9秒前
9秒前
老广发布了新的文献求助10
10秒前
着急的飞瑶完成签到,获得积分20
12秒前
思源的应助被ming采纳,获得100
13秒前
14秒前
14秒前
14秒前
金金金鑫发布了新的文献求助10
14秒前
涛涛子完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
Orange的应助被sun采纳,获得30
16秒前
闾丘晓蓝完成签到 ,获得积分10
16秒前
离鸢发布了新的文献求助20
17秒前
勤恳鹤完成签到 ,获得积分10
17秒前
17秒前
17秒前
自觉的问蕊完成签到,获得积分10
17秒前
18秒前
18秒前
苏苏发布了新的文献求助10
19秒前
大个的应助被科研通管家采纳,获得10
19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
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8128930
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9531326
关于积分的说明 21590111
捐赠科研通 7709878
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3417492
关于科研通互助平台的介绍 2543024
邀请新用户注册赠送积分活动 2458737