已入深夜,您辛苦了!由于当前在线用户较少,发布求助请尽量完整地填写文献信息,科研通机器人24小时在线,伴您度过漫漫科研夜!祝你早点完成任务,早点休息,好梦!

Axial Chlorine-Induced Symmetry-Breaking Iron Single-Atom Catalyst for Electrochemical Ammonia Synthesis

氨生产 催化作用 电化学 Atom(片上系统) 对称性破坏 化学 无机化学 材料科学 光化学 物理化学 物理 电极 有机化学 量子力学 计算机科学 嵌入式系统
作者
Jieying Wan,Ji Yang,Na Yang,Yifei Sun,Chuansheng Hu,Yang Zhao,Xiaoyan Xu,Haifeng Qi,Xiaodong Li,Hao Zhang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:15 (6): 4507-4518 被引量:30
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c06501
摘要

Electrochemical nitrate reduction reaction (NO3–RR) presents a sustainable method for ammonia synthesis. Single-atom catalysts possessing the symmetric planar four-ligand structure (M-N4) serve as advantageous catalytic active sites for NO3–RR. However, the inherent extreme symmetry of the standard M-N4 structure limits the reaction kinetics. Herein, we introduce a symmetry-breaking iron single-atom catalyst coordinated with axial chlorine on nitrogen-doped carbon (Cl-Fe-NC) for NO3–RR. Cl-Fe-NC exhibits a 99.4% ammonia Faradaic efficiency (FE) at −0.28 V vs reversible hydrogen electrode (RHE) with a 9396.7 μgNH3 h–1 cm–2 yield rate at −0.68 V vs RHE, remarkably surpassing that of Fe-NC (<80%, 4330.9 μgNH3 h–1 cm–2 at the same potential). Operando synchrotron radiation Fourier transform infrared (SR-FTIR) spectroscopy confirms that key intermediates, such as *NO, *NO-Hx, and σ(N–H), are formed. Density functional theory (DFT) calculations attribute the optimized free energy of NO3–RR intermediates to the axial chlorine design, reducing the potential determination step barrier energy by up to 0.66 eV. The presence of axial Cl atoms modulates the symmetry of the single Fe atom, enhancing the adsorption of nitrate ions and the enrichment of critical intermediates during NO3–RR while inhibiting the hydrogen evolution reaction (HER). This discovery opens avenues for boosting electrochemical ammonia synthesis through the precise modulation of atomic structures by doping heteroatoms for symmetry breaking.
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
1207发布了新的文献求助10
刚刚
香蕉觅云应助一颗西柚采纳,获得10
1秒前
wait发布了新的文献求助10
1秒前
佩奇发布了新的文献求助10
2秒前
打打应助zoey采纳,获得10
2秒前
Omni完成签到,获得积分10
3秒前
violet完成签到,获得积分10
6秒前
清爽的人英完成签到,获得积分10
6秒前
是非完成签到 ,获得积分10
6秒前
7秒前
9秒前
科研通AI6.4应助wqdoctor采纳,获得10
9秒前
10秒前
yipmyonphu完成签到,获得积分0
10秒前
英俊的铭应助violet采纳,获得10
12秒前
shihong_li完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
AAA发布了新的文献求助10
15秒前
现代的安青完成签到,获得积分10
16秒前
rrrrrr完成签到 ,获得积分10
17秒前
虚拟的柠檬完成签到,获得积分0
17秒前
18秒前
18秒前
累了就睡完成签到 ,获得积分10
18秒前
苏果宝宝完成签到 ,获得积分10
19秒前
XCY发布了新的文献求助10
20秒前
123完成签到 ,获得积分10
23秒前
23秒前
华仔应助XXGG采纳,获得20
23秒前
小朱完成签到,获得积分10
23秒前
dada完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
百变怪完成签到 ,获得积分10
24秒前
numagok完成签到,获得积分0
25秒前
26秒前
26秒前
ddxxtt完成签到,获得积分10
26秒前
不期完成签到 ,获得积分10
27秒前
丰富的澜完成签到 ,获得积分10
27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
The anomeric effect 1000
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
1 Peter and Christ's Descent to the Dead in Its Early Christian Reception 700
Organizational Behavior 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
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 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7732307
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9283029
关于积分的说明 20155867
捐赠科研通 7309570
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3303995
关于科研通互助平台的介绍 2456716
邀请新用户注册赠送积分活动 2313039