Defective TiO2−x for High‐Performance Electrocatalytic NO Reduction toward Ambient NH3 Production

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作者
Zixiao Li,Qiang Zhou,Jie Liang,Longcheng Zhang,Xiaoya Fan,Donglin Zhao,Zhengwei Cai,Jun Li,Dongdong Zheng,Xun He,Yongsong Luo,Yan Wang,Binwu Ying,Hong Yan,Shengjun Sun,Jing Zhang,Abdulmohsen Ali Alshehri,Feng Gong,Yinyuan Zheng,Xuping Sun
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:19 (24): e2300291-e2300291 被引量:55
标识
DOI:10.1002/smll.202300291
摘要

Synthesis of green ammonia (NH3 ) via electrolysis of nitric oxide (NO) is extraordinarily sustainable, but multielectron/proton-involved hydrogenation steps as well as low concentrations of NO can lead to poor activities and selectivities of electrocatalysts. Herein, it is reported that oxygen-defective TiO2 nanoarray supported on Ti plate (TiO2- x /TP) behaves as an efficient catalyst for NO reduction to NH3 . In 0.2 m phosphate-buffered electrolyte, such TiO2- x /TP shows competitive electrocatalytic NH3 synthesis activity with a maximum NH3 yield of 1233.2 µg h-1 cm-2 and Faradaic efficiency of 92.5%. Density functional theory calculations further thermodynamically faster NO deoxygenation and protonation processes on TiO2- x (101) compared to perfect TiO2 (101). And the low energy barrier of 0.7 eV on TiO2- x (101) for the potential-determining step further highlights the greatly improved intrinsic activity. In addition, a Zn-NO battery is fabricated with TiO2- x /TP and Zn plate to obtain an NH3 yield of 241.7 µg h-1 cm-2 while providing a peak power density of 0.84 mW cm-2 .
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