Highly Accessible Electrocatalyst with In Situ Formed Copper-Cluster Active Sites for Enhanced Nitrate-to-Ammonia Conversion

电催化剂 原位 硝酸盐 星团(航天器) 氨生产 无机化学 材料科学 化学 环境化学 纳米技术 电化学 电极 冶金 有机化学 物理化学 程序设计语言 计算机科学
作者
Zhen Shen,Fengfei Xu,Xueyi Cheng,Jietao Jiang,Changkai Zhou,Yu Zeng,Xizhang Wang,Lijun Yang,Qiang Wu,Zheng Hu
出处
期刊:ACS Nano [American Chemical Society]
卷期号:19 (4): 4611-4621 被引量:10
标识
DOI:10.1021/acsnano.4c14802
摘要

Ammonia synthesis via nitrate electroreduction is more attractive and sustainable than the energy-extensive Haber-Bosch process and intrinsically sluggish nitrogen electroreduction. Herein, we have designed a single-site Cu catalyst on hierarchical nitrogen-doped carbon nanocage support (Cu1/hNCNC) for nitrate electroreduction, which achieves an ultrahigh ammonia yield rate (YRNH3) of 99.4 mol h-1 gCu-1 (2.30 mol h-1 gcat.-1) with ammonia Faradaic efficiency (FENH3) of 99.3%, far beyond the most reported single-site catalysts on carbon-based supports. The combined operando characterization and theoretical studies indicate that the in situ formed Cu-cluster active sites are responsible for the high YRNH3 and FENH3 due to the enhanced NO3- adsorption and subsequent protonation on the unique Cu3-N4 moieties, and meanwhile, the hierarchical hNCNC support facilitates the mass/charge transfer kinetics, thus promoting the high expression of intrinsic activity. The demonstration of plasma N2 oxidization and nitrate electroreduction cascade reaction manifests the great potential of the Cu1/hNCNC electrocatalyst in sustainable NH3 synthesis. These findings offer valuable insights into the design of effective catalysts for electrosynthetic reactions.
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
wo关闭了wo文献求助
刚刚
领导范儿应助张老师采纳,获得10
刚刚
1秒前
一年5篇发布了新的文献求助10
2秒前
web123完成签到,获得积分10
3秒前
桐桐应助jiaheyuan采纳,获得10
3秒前
xianluomeihao完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
斯文败类应助Juzco采纳,获得10
4秒前
4秒前
5秒前
深情安青应助梁晓元采纳,获得10
5秒前
7秒前
7秒前
7秒前
wo关闭了wo文献求助
11秒前
韩小韩发布了新的文献求助10
12秒前
沉静的亦绿完成签到,获得积分10
12秒前
空白发布了新的文献求助10
13秒前
orixero应助Wang采纳,获得10
13秒前
13秒前
CipherSage应助scq666666采纳,获得10
13秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
16秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17秒前
Jasper应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
HH应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17秒前
17秒前
17秒前
17秒前
HH应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17秒前
17秒前
17秒前
17秒前
顾矜应助科研通管家采纳,获得10
17秒前
17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 Forensic and Legal Medicine Third Edition 5000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Aerospace Engineering Education During the First Century of Flight 3000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
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 5777273
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5632929
关于积分的说明 15445517
捐赠科研通 4909292
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2641678
邀请新用户注册赠送积分活动 1589644
关于科研通互助平台的介绍 1544118