Efficient electrochemical NO reduction to NH3 over metal-free g-C3N4 nanosheets and the role of interface microenvironment

电化学 电催化剂 电极 金属 催化作用 材料科学 碳纤维 化学工程 化学 冶金 复合材料 有机化学 物理化学 复合数 工程类
作者
Kejian Li,Zhuocheng Shi,Longqian Wang,Wei Wang,Yangyang Liu,Hanyun Cheng,Yang Yang,Liwu Zhang
出处
期刊:Journal of Hazardous Materials [Elsevier]
卷期号:448: 130890-130890 被引量:15
标识
DOI:10.1016/j.jhazmat.2023.130890
摘要

The ever-increasing NO emission has caused severe environmental issues and adverse effects on human health. Electrocatalytic reduction is regarded as a win-win technology for NO treatment with value-added NH3 generation, but the process is mainly relied on the metal-containing electrocatalysts. Here, we developed metal-free g-C3N4 nanosheets (deposited on carbon paper, named as CNNS/CP) for NH3 synthesis from electrochemical NO reduction under ambient condition. The CNNS/CP electrode afforded excellent NH3 yield rate of 15.1 μmol h−1 cm−2 (2180.1 mg gcat−1 h−1) and Faradic efficiency (FE) of ∼41.5 % at − 0.8 and − 0.6 VRHE, respectively, which were superior to the block g-C3N4 particles and comparable to the most of metal-containing catalysts. Moreover, through adjusting the interface microenvironment of CNNS/CP electrode by hydrophobic treatment, the abundant gas-liquid-solid triphasic interface improved NO mass transfer and availability, which enhanced NH3 production and FE to about 30.7 μmol h−1 cm−2 (4424.2 mg gcat−1 h−1) and 45.6 % at potential of − 0.8 VRHE. This study opens a novel pathway to develop efficient metal-free electrocatalysts for NO electroreduction and highlights the importance of electrode interface microenvironment in electrocatalysis.
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