Lattice‐Confined Ru Creates Electron‐Deficient Fe(II)─Ov─Ru Atomic Interface for Efficient Nitrate‐to‐Ammonia Electrosynthesis

材料科学 催化作用 法拉第效率 阳极 化学工程 可逆氢电极 氨生产 无机化学 离解(化学) 电化学 吸附 电催化剂 密度泛函理论 纳米技术 制氢 氧化物 原子层沉积 亚硝酸盐 氧化铈 阴极
作者
Zhenxiao Wang,Xinhai Deng,Kangwei Cao,Siyuan Zhong,Liying Cao,Yangping Zhang,Yue Wang,Danhong Shang,Chao Yu,Fu Yang,Jie Yu,Min Liu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.75694
摘要

ABSTRACT Electrocatalytic nitrate reduction reaction (NITRR) is promising but severely limited by sluggish reaction kinetics and inefficient proton coupling. Herein, we report a lattice‐confinement strategy triggering ruthenium doping embedded in Fe 3 O 4 nanocrystals anchored on porous N‐doped carbon nanofibers, creating self‐adaptive electron‐deficient Fe(II)‐oxygen vacancy‐Ru (Fe(II)‐Ov‐Ru) atomic interfaces, which simultaneously enhances water dissociation for active hydrogen ( * H) supply. This atomic‐scale division of labor enables efficient nitrate adsorption and activation at Fe(II)‐Ov sites, coupled with accelerated proton delivery from neighboring Ru centers, thereby overcoming kinetic bottlenecks and suppressing nitrite accumulation and hydrogen evolution. As a result, the optimized catalyst achieves an outstanding ammonia yield of 49.2 mg h − 1 mg cat − 1 and a Faradaic efficiency of 92.8% at −1.4 V vs. RHE in neutral electrolyte, with excellent cycling stability (>20 cycles) and high selectivity (FE > 80%) across a wide pH range (1–14), outperforming most state‐of‐the‐art NITRR catalysts. Operando spectroscopy, * H monitoring, and density functional theory calculations identify * NO 2 reduction as the rate‐determining step and reveal its substantial energy barrier lowering via Ru‐induced electronic modulation. Furthermore, the catalyst delivers stable operation for over 50 h at an industrial‐grade current density of 400 mA cm − 2 in a flow‐cell electrolyzer. By integrating urea oxidation at the anode and recovering ammonia as high‐purity struvite fertilizer, this work establishes a scalable and energy‐efficient platform for sustainable nitrate valorization.
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
刚刚
刚刚
周正完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
亮仔完成签到,获得积分10
1秒前
初景发布了新的文献求助100
1秒前
1秒前
1秒前
莫德里奇完成签到 ,获得积分10
1秒前
1秒前
彭于晏应助Stardust采纳,获得10
2秒前
袁大头发布了新的文献求助10
2秒前
qian完成签到,获得积分10
2秒前
暮色发布了新的文献求助10
2秒前
bkagyin应助夏延采纳,获得10
2秒前
orixero应助酷酷的不愁采纳,获得10
2秒前
2秒前
3秒前
纪言完成签到,获得积分10
4秒前
Jasper应助芝麻糊采纳,获得10
5秒前
追风少年发布了新的文献求助10
5秒前
斯文败类应助晨晨采纳,获得10
5秒前
5秒前
深情宝马发布了新的文献求助10
5秒前
isana完成签到,获得积分10
6秒前
小药丸完成签到,获得积分10
6秒前
穗子发布了新的文献求助10
6秒前
cheria发布了新的文献求助10
6秒前
学习使我快乐完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
7秒前
十一完成签到,获得积分10
8秒前
nlidexiaoyang发布了新的文献求助10
8秒前
SciGPT应助Qinzhiyuan1990采纳,获得10
8秒前
Qin应助大方的夜安采纳,获得10
8秒前
今天几号完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
脑洞疼应助诚心凌珍采纳,获得10
8秒前
8秒前
我就是我发布了新的文献求助20
9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
Les Mantodea de Guyane Insecta, Polyneoptera 2000
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Research Methods for Business: A Skill Building Approach, 9th Edition 500
Research Methods for Applied Linguistics 500
Picture Books with Same-sex Parented Families Unintentional Censorship 444
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 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6414769
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8233772
关于积分的说明 17483304
捐赠科研通 5467675
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2888828
邀请新用户注册赠送积分活动 1865772
关于科研通互助平台的介绍 1703420