Dynamic Cobalt Phase Transition Enables Self‐Adaptive Electrocatalytic Nitrate‐to‐Ammonia Conversion in Neutral Media

法拉第效率 材料科学 吸附 催化作用 废水 电解质 氢 无机化学 分解水 化学工程 可逆氢电极 化学 电化学 钴 析氧 产量(工程) 制氢 相(物质) 氨生产 工作(物理) 氧化还原 过程(计算) 硝酸盐 氨 解吸 电极
作者
Li Xu,Haitong Li,Xiang Geng,Chang Liu,Zihan Li,Yufei Yang,Yang Wang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:65 (20): e9755292-e9755292
标识
DOI:10.1002/anie.9755292
摘要

ABSTRACT Electrocatalytic nitrate (NO 3 − ) reduction to ammonia (NH 3 ) represents a sustainable pathway for resource recovery and wastewater treatment. However, its application in neutral media typical of real wastewater sources is constrained by weak NO 3 − adsorption and proton scarcity, which necessitate high overpotentials that promote the competing hydrogen evolution reaction (HER) and lower selectivity. Here, we overcome this dilemma through a dynamic phase‐transition strategy using a defect‐engineered Co 3 O 4‐x catalyst, which achieves ∼100% Faradaic efficiency with a high NH 3 yield rate of 11.6 mg h −1 cm −2 at −0.5 V versus RHE in neutral electrolyte. Operando spectroscopy and theoretical calculations reveal an electrochemically reversible phase transition, wherein cathodic potential reduces Co 3+ to Co 2+ , forming a Co(OH) 2 intermediate that spontaneously reverts upon potential removal. This dynamic restructuring spatiotemporally decouples NO 3 − adsorption and hydrogenation: the Co 3+ ‐rich phase captures NO 3 − , while the transient Co(OH) 2 activates water to supply active hydrogen for hydrogenation steps. This self‐adaptive process suppresses HER and ensures remarkable stability during 300 h of operation. The catalyst further demonstrates robust performance across diverse real wastewaters without supporting electrolytes and enables efficient NH 3 recovery. This work establishes dynamic phase engineering as a transformative design paradigm for adaptive electrocatalysts, paving the way for practical sustainable nitrogen management.
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
lzp发布了新的文献求助10
刚刚
1秒前
1秒前
Orange的应助被从容的晓凡采纳,获得30
1秒前
有魅力的彩虹完成签到,获得积分10
2秒前
2秒前
1eader1发布了新的文献求助30
2秒前
惠玲发布了新的文献求助10
2秒前
Tsitsipas完成签到,获得积分10
3秒前
郭志晟完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
TOP1完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
4秒前
飞羽完成签到,获得积分10
4秒前
受伤纲完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
非而者厚完成签到,获得积分0
4秒前
李健发布了新的文献求助10
5秒前
7秒前
7秒前
Isabelle完成签到,获得积分10
7秒前
受伤纲发布了新的文献求助10
7秒前
隐形曼青的应助被yyiyi采纳,获得10
8秒前
8秒前
8秒前
8秒前
何柳梓完成签到 ,获得积分20
9秒前
在水一方的应助被maozi采纳,获得10
9秒前
852的应助被whisper采纳,获得10
9秒前
惠玲完成签到,获得积分10
9秒前
Zevin_Dong完成签到,获得积分10
9秒前
NexusExplorer的应助被卢小妹采纳,获得10
9秒前
Skywings完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
10秒前
tszjw168发布了新的文献求助10
10秒前
Enssy发布了新的文献求助10
10秒前
墨羽发布了新的文献求助10
11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
Aspects of Post-SPE Phonology 2000
Nanocomposite Removal of Pesticides from Wastewater 1000
Rosenblum, Global Change Biology 800
Final Report for the 2-D Test of Model 901 Rotor and Wing Airfoils (BSWT 592) 528
Berberine regulates the TLR4 signaling pathway to suppress hypoxia-induced proliferation and migration of pulmonary arterial smooth muscle cells 520
Organizational Behavior 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 计算机科学 工程类 纳米技术 物理 有机化学 化学工程 内科学 生物化学 复合材料 催化作用 心理学 细胞生物学 无机化学 电极 光电子学 人工智能
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7897524
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9406198
关于积分的说明 20870720
捐赠科研通 7500708
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3359862
关于科研通互助平台的介绍 2498033
邀请新用户注册赠送积分活动 2389295