Modulating the Active Sites of Oxygen‐Deficient TiO2 by Copper Loading for Enhanced Electrocatalytic Nitrogen Reduction to Ammonia

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作者
Wahyu Prasetyo Utomo,Hao Wu,Yun Hau Ng
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:18 (25) 被引量:40
标识
DOI:10.1002/smll.202200996
摘要

The electrocatalytic nitrogen reduction reaction (NRR) provides a sustainable route for NH3 synthesis. However, the process is plagued by the strong NN triple bond and high reaction barrier. Modification of catalyst surface to increase N2 adsorption and activation is crucial. Herein, copper nanoparticles are loaded on the oxygen-deficient TiO2 , which exhibits an enhanced NRR performance with NH3 yield of 13.6 µg mgcat-1 h-1 at -0.5 V versus reversible hydrogen electrode (RHE) and Faradaic efficiency of 17.9% at -0.4 V versus RHE compared to the pristine TiO2 . The enhanced performance is ascribed to the higher electrochemically active surface area, promoted electron transfer, and increased electron density originated from the strong metal-support interaction (SMSI) between Cu nanoparticles and oxygen-deficient TiO2 . The SMSI effect also results in lopsided local charge distribution, which polarizes the adsorbed N2 molecules for better activation. This work provides a facile strategy toward the electrocatalyst design for efficient NRR under ambient conditions.
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