Coupled Pdδ--Cuδ+ Dipole for Enhanced Aqueous Nitrate Valorization at Ultralow Potentials

水溶液 硝酸盐 放射化学 化学 无机化学 核化学 材料科学 物理化学 有机化学
作者
Huihuang Chen,Jiayin Li,Runze Shi,Yue Wu,Bing Zhou,Yancai Yao,Zhigang Geng,Lianzhou Wang,Lizhi Zhang,Maohong Fan,Bo Yang
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acsnano.5c09566
摘要

Nitrate (NO3-) pollution poses significant threats to water quality and the global nitrogen cycle. The electrochemical NO3- reduction reaction (NO3RR) emerges as a promising solution for NO3- removal and sustainable ammonia (NH3) production. However, it suffers from an insufficient atomic hydrogen (*H) supply and poor nitrite (NO2-) adsorption at low potentials, which results in restrained NO3--to-NH3 conversion and notorious NO2- accumulation. Herein, we propose a dipole strategy that utilizes coupled divergent dual centers (Pdδ--Cuδ+) in binder-free monolithic single-atom alloy electrodes (Pd1Cu) to overcome these challenges at ultralow potentials. In-situ experiments and theoretical simulations reveal that the polarized atomic Pdδ- dramatically enhances *H supply by facilitating water dissociation into *H, which then readily spills over to the adsorption-strengthened NO2- on adjacent Cuδ+, thus promoting rapid deep hydrodeoxygenation at ultralow potentials. Furthermore, the upshifted d-band center inhibits *H self-coupling and reduces the thermodynamic energy barrier for the *NO intermediate hydrogenation. Leveraging these advantages, the coupled Pdδ--Cuδ+ dipole achieved 100% NO3- removal, 100% NH3 selectivity, near-zero NO2- accumulation, 94.4% NH3 Faradaic efficiency, and an NH3 yield rate of 1.98 mM h-1 cm-2 at just -0.2 V vs RHE, outperforming the monometallic counterparts and reported advanced catalysts. The proposed metal-dipole strategy can provide a universal principle for the rational design of electrocatalysts to valorize pollutants into valuable ammonia products.
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
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
哈哈哈完成签到,获得积分10
刚刚
yee完成签到,获得积分10
1秒前
科研通AI6应助负责的方盒采纳,获得150
1秒前
过冷水完成签到,获得积分20
2秒前
若什么至发布了新的文献求助10
2秒前
如云发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
小二郎应助wenrui采纳,获得10
3秒前
orixero应助刘思琪采纳,获得10
3秒前
故事的小红花完成签到,获得积分10
3秒前
爬不起来发布了新的文献求助10
5秒前
Xu1909完成签到,获得积分20
5秒前
6秒前
yinyin发布了新的文献求助10
6秒前
专注雁桃完成签到 ,获得积分10
7秒前
沙发背景墙完成签到,获得积分10
7秒前
香蕉觅云应助gbzz采纳,获得10
8秒前
10秒前
韩哈哈完成签到,获得积分10
10秒前
田田田发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
Xu1909发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
冷傲半邪发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
14秒前
miaomiao完成签到,获得积分10
14秒前
黄三瘦完成签到,获得积分10
15秒前
WQ发布了新的文献求助10
15秒前
英俊的铭应助不爱喝可乐采纳,获得10
15秒前
15秒前
15秒前
DoctorX完成签到,获得积分10
15秒前
小马甲应助111采纳,获得10
15秒前
bkagyin应助害怕的问儿采纳,获得10
17秒前
NexusExplorer应助张金鹏采纳,获得10
19秒前
饼饼发布了新的文献求助30
19秒前
小马甲应助HRB采纳,获得10
19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
Encyclopedia of Biodiversity Third Edition 2023 2000
求中国石油大学(北京)图书馆的硕士论文,作者董晨,十年前搞太赫兹的 500
Vertebrate Palaeontology, 5th Edition 500
Narrative Method and Narrative form in Masaccio's Tribute Money 500
Aircraft Engine Design, Third Edition 500
Neonatal and Pediatric ECMO Simulation Scenarios 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 内科学 生物化学 物理 计算机科学 纳米技术 遗传学 基因 复合材料 化学工程 物理化学 病理 催化作用 免疫学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4759578
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4100816
关于积分的说明 12689236
捐赠科研通 3815892
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2106560
邀请新用户注册赠送积分活动 1131244
关于科研通互助平台的介绍 1009754