Boosting Nitrate‐to‐Ammonia Conversion over Copper‐Based Electrocatalysts by Facilitating Hydrogenation and Product Desorption

电催化剂 解吸 化学 电化学 掺杂剂 催化作用 无机化学 材料科学 兴奋剂 有机化学 电极 物理化学 吸附 光电子学
作者
Yunying Wang,Tong Bao,Liyan Chen,Chaoqi Zhang,Jing Wang,Yingying Zou,Yamin Xi,Zhijie Li,Chengzhong Yu,Chao Liu
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
标识
DOI:10.1002/anie.202509090
摘要

Abstract Electrocatalytic nitrate reduction reaction (NitRR) in neutral condition offers a sustainable route for ammonia (NH 3 ) production and water purification. For the most extensively investigated Cu‐based electrocatalysts that favor NO 3 − adsorption, insufficient hydrogenation capability and sluggish NH 3 desorption hinder the ultimate performance. Herein, we report Ca‐doped Cu 2 O co‐modified by oxalate (Ca─Cu 2 O─OA) as a novel and high‐performance NitRR electrocatalyst. Experimental and theoretical results demonstrate that the Ca dopant with strong hydration effect facilitates the hydrogenation steps of adsorbed NO 3 − on the adjacent Cu active sites. The hydrogen‐bonding interaction between OA and adsorbed NH 3 promotes the product desorption. Together with the strong NO 3 − adsorption capability and inhibited hydrogen evolution as a side reaction, excellent NitRR performance with a high Faraday efficiency (FE) of 97.49% and a high NH 3 yield of 15.02 mg h −1 cm −2 is achieved in neutral condition, outperforming most reported electrocatalysts. This work has provided new insights into the rational design of advanced NitRR electrocatalysts.
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