Atomically Tandem F and P Dual‐Doped Co Catalyst Triggers NO 2 Spillover for Enhanced Ammonia Electrosynthesis from Dilute Nitrate

电催化剂 催化作用 氨生产 串联 电合成 法拉第效率 硝酸盐 无机化学 材料科学 电化学 可逆氢电极 吸附 产量(工程) 化学工程 选择性催化还原 色散(光学) 化学 纳米技术 氢溢流 分解水 速率决定步骤 过电位
作者
Jia Ran,Keqing Fang,Yu-Lin Sun,Xinzai Lv,Wang Haiyan,Xiaolin Feng,Rihui Li,Fang Chen,Zhongqing Ma,Yong Hu
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/aenm.202505148
摘要

ABSTRACT Electrochemical nitrate reduction to ammonia (NO 3 RR) represents a promising strategy for sustainable NH 3 synthesis and environmental remediation. However, it is critically challenged by high overpotentials and the hydrogen evolution reaction, especially in dilute nitrate environments. Herein, we report an atomically precise tandem electrocatalyst with fluorine and phosphorus dual‐doped cobalt (F, P‐Co) that achieves a record‐high NH 3 yield rate of 357.5 µmol h −1 cm −2 with 96.0% Faradaic efficiency at a low potential of –0.5 V vs. RHE. It exhibits exceptional stability for over 200 h in a 10 m m NO 3 − solution, ranking it among the best‐performing catalysts for low‐concentration NO 3 RR. Notably, in a biomass‐coupled flow cell, it attains a high current density of 200 mA cm −2 , demonstrating great promise for practical application. Mechanistic studies unveil that the F and P co‐doping synergistically alters the potential‐determining step and lowers the reaction barrier via an atomic relay mechanism involving * NO 2 spillover. Specifically, F‐Co sites facilitate the adsorption and reduction of NO 3 − to * NO 2 , whereupon the generated * NO 2 intermediate spontaneously migrates to adjacent P‐Co sites for subsequent hydrogenation. This work provides a fundamental principle for designing efficient tandem catalysts and establishes a viable pathway for energy‐efficient ammonia electrosynthesis.
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
小么完成签到 ,获得积分10
刚刚
英姑应助顾建瑜采纳,获得10
刚刚
lcmsh08发布了新的文献求助10
1秒前
慕青应助美丽的韩小姐采纳,获得10
1秒前
www发布了新的文献求助10
1秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
王智勇完成签到,获得积分10
2秒前
薯条发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
李爱国应助刻苦向梦采纳,获得10
5秒前
6秒前
ycccccc发布了新的文献求助10
6秒前
小蘑菇应助yeah采纳,获得10
7秒前
8秒前
8秒前
cheng完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
科研通AI6应助高玉峰采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
大灯泡发布了新的文献求助30
11秒前
迪歪歪应助缓慢的煎蛋采纳,获得10
11秒前
12秒前
上官若男应助无私的酸奶采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
13秒前
马晓玲发布了新的文献求助10
13秒前
晚星发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
lxmccc发布了新的文献求助30
14秒前
shais发布了新的文献求助10
14秒前
AmosWong发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
14秒前
高分求助中
Theoretical Modelling of Unbonded Flexible Pipe Cross-Sections 10000
(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
Basic And Clinical Science Course 2025-2026 3000
《药学类医疗服务价格项目立项指南(征求意见稿)》 880
花の香りの秘密―遺伝子情報から機能性まで 800
Stop Talking About Wellbeing: A Pragmatic Approach to Teacher Workload 500
Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, 3rd Edition 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5615218
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4700091
关于积分的说明 14906605
捐赠科研通 4741474
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2547964
邀请新用户注册赠送积分活动 1511725
关于科研通互助平台的介绍 1473781