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Efficient Nitrate-to-Ammonia Electroreduction at Cobalt Phosphide Nanoshuttles

电催化剂 材料科学 无机化学 电化学 无定形固体 电解质 化学工程 硝酸盐 磷化物 化学 电极 金属 有机化学 物理化学 冶金 工程类
作者
Yi Jia,Yi‐Gang Ji,Qi Xue,Fu-Min Li,Guangtao Zhao,Pujun Jin,Shu-Ni Li,Yu Chen
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:13 (38): 45521-45527 被引量:36
标识
DOI:10.1021/acsami.1c12512
摘要

The nitrate electroreduction reaction (NO3–-ERR) is an efficient and green approach for nitrate remediation, which requires a highly active and selective electrocatalyst. In this work, porous and amorphous cobalt phosphide nanoshuttles (CoP PANSs) are successfully synthesized by using Mg2+ ion-doped calcium carbonate nanoshuttles (Mg-CaCO3 NSs) as the initial reaction precursor via precipitation transformation and a high-temperature phosphidation strategy. Various physical characterizations show that CoP PANSs have porous architecture, amorphous crystal structure, and big surface area. Electrochemical measurements reveal for the first time that CoP PANSs have outstanding electroactivity for NO3–-ERR in a neutral electrolyte. At an applied potential of −0.5 V vs reversible hydrogen electrode, CoP PANSs can achieve a high Faraday efficiency (94.24 ± 2.8%) and high yield rate (19.28 ± 0.53 mg h–1 mgcat–1) for ammonia production, which exceeds most reported values at various electrocatalysts for NO3–-ERR. Thus, the present result indicates that cobalt phosphide nanomaterials have promising application for NO3–-ERR.
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