Steering dynamic active hydrogen with sulfur-deficient Co9S8 nanosheets for nitrite-to-ammonia electroreduction at ultralow energy consumption

亚硝酸盐 硫黄 化学 能源消耗 无机化学 催化作用 废物管理 化学工程 材料科学 硝酸盐 有机化学 工程类 电气工程
作者
Chenghui Zhang,Qiaoshi Zeng,Lunhong Ai,Jiayi Zhang,Xinzhi Wang,Aike Liu,Jing Jiang
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:519: 165491-165491 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.cej.2025.165491
摘要

Electrocatalytic nitrite (NO 2 − ) reduction reaction (NO 2 RR) has emerged as a promising sustainable route for ammonia (NH 3 ) synthesis. The reaction efficiency critically depends on maintaining adequate active hydrogen (*H) supply to facilitate the hydrogenation process. Herein, we employ sulfur vacancy (V S )-mediated defect engineering on cobalt sulfides (Co 9 S 8 ) to regulate *H dynamics and enhance NO 2 RR performance. The V S -induced charge delocalization effect shifts the d-band center of Co-sites closer to the Fermi level, strengthening *H adsorption and activation. The Co 9 S 8 /CF-V S catalyst demonstrates exceptional performance, achieving an NH 3 production rate of 8.13 mg h −1 cm −2 with a Faradaic efficiency of 97.27% at −0.3 V vs reversible hydrogen electrode (RHE). The underlying mechanism reveals that the exceptional water dissociation capability and substantial surface *H enrichment collectively facilitate NO 2 RR kinetic. Coupling the thermodynamically favorable sulfion oxidation reaction (SOR) with NO 2 RR achieves an ultra-low energy consumption of 6.3 kWh kg −1 NH 3 at 50 mA cm −2 . A proof-of-concept Zn-NO 2 − battery self-powered electrolysis system utilizing the bifunctional Co 9 S 8 /CF-V S is proposed for simultaneous ammonia production and sulfur recovery. • Sulfur-deficient Co 9 S 8 nanosheets is facilely fabricated. • Co 9 S 8 /CF-V S demonstrates exceptional performance for NO 2 − -to-NH 3 conversion. • Dynamic active hydrogen plays critical role for nitrite hydrogenation. • SOR is introduced to couple with NO 2 RR for energy-saving NH 3 synthesis. • Value-added NH 4 Cl and sulfur are produced.
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
Dr完成签到,获得积分10
1秒前
圆圆完成签到,获得积分10
1秒前
周六六发布了新的文献求助10
3秒前
OP完成签到,获得积分10
3秒前
科研通AI6.4应助ZZZ采纳,获得10
3秒前
酷波er应助没有答案采纳,获得10
4秒前
zzh发布了新的文献求助10
4秒前
ysy完成签到,获得积分10
5秒前
helinchen完成签到,获得积分10
5秒前
DOC_XIONG应助wzy采纳,获得10
5秒前
Yao完成签到 ,获得积分10
6秒前
6秒前
小二郎应助好好好采纳,获得10
6秒前
6秒前
英俊的铭应助一穷二百采纳,获得10
6秒前
大模型应助自信凤凰采纳,获得10
7秒前
8秒前
赘婿应助lishaokun查文献采纳,获得10
8秒前
要减肥小刺猬完成签到,获得积分10
8秒前
简单点吧完成签到,获得积分20
10秒前
浮一大白完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
橘子红了发布了新的文献求助30
13秒前
科研通AI6.4应助zh采纳,获得10
15秒前
神勇映雁应助简单点吧采纳,获得10
15秒前
忧郁人英完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
感动如音完成签到 ,获得积分10
16秒前
咯噔发布了新的文献求助10
17秒前
笨damn完成签到 ,获得积分10
17秒前
陈金金关注了科研通微信公众号
17秒前
18秒前
林林林完成签到 ,获得积分10
18秒前
18秒前
18秒前
华仔应助pwn2sec采纳,获得10
19秒前
小二郎应助elf采纳,获得10
19秒前
20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
Principles of town planning: translating concepts to applications 1000
2016 Venous Blood Study (VBS) (Final V3.0) 510
Management and the Arts 510
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The Effective Clinical Neurologist 3ed 500
The Great Hymn to Šamaš 500
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 7699388
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9258701
关于积分的说明 20015754
捐赠科研通 7274521
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3293487
关于科研通互助平台的介绍 2448934
邀请新用户注册赠送积分活动 2299794