Active Hydrogen Enrichment on Cu6Sn5‐type High Entropy Intermetallics for Efficient Nitrate Reduction Reaction

材料科学 法拉第效率 纳米孔 金属间化合物 氨生产 离解(化学) 化学工程 无机化学 选择性 催化作用 电化学 纳米技术 物理化学 电极 冶金 化学 有机化学 工程类 合金
作者
Ziwei Xiang,Ying‐Rui Lu,Linghu Meng,Lan Jin,Feng Xie,Shanqiang Gao,Jilong Li,Min Luo,Ming Peng,Yongwen Tan
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:37 (28): e2501886-e2501886 被引量:36
标识
DOI:10.1002/adma.202501886
摘要

Electrocatalytic nitrate reduction reaction (NO3RR) provides a feasible strategy for green ammonia production and the treatment of nitrate pollution in wastewater. The generation of active hydrogen (H*) plays an important role in improving the selectivity, yield rate, and Faradaic efficiency of ammonia products. Here, structurally ordered nanoporous Cu6Sn5-type high entropy intermetallics (HEI) with extremely superior performance toward NO3RR is demonstrated. The optimal nanoporous (Cu0.25Ni0.25Fe0.25Co0.25)6Sn5 HEI delivers a high NH3 Faradaic efficiency of 97.09 ± 1.15% and excellent stability of 120 h at the industrial level current density of 1 A cm-2, accordingly directly converting NO3 to high-purity (NH4)2HPO4 with near-unity efficiency. Theoretical calculations combined with experimental results reveal that the ordered multi-site nature of the nanoporous HEI can simultaneously promote water dissociation, reduce the reaction-free energy of the hydrogenation process, and suppress hydrogen evolution. This work provides the design of the precious-metal-free HEI for sustainable NH3 synthesis and paves insights into the H* enrichment mechanism.
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