Electrochemical reduction of nitrate to ammonia via direct eight-electron transfer using a copper–molecular solid catalyst

电化学 催化作用 无机化学 材料科学 化学 氮气 硝酸盐 电子转移 氨生产 电极 光化学 物理化学 有机化学
作者
Gao‐Feng Chen,Yifei Yuan,Haifeng Jiang,Shiyu Ren,Liang‐Xin Ding,Lu Ma,Tianpin Wu,Jun Lü,Haihui Wang
出处
期刊:Nature Energy [Nature Portfolio]
卷期号:5 (8): 605-613 被引量:1522
标识
DOI:10.1038/s41560-020-0654-1
摘要

Ammonia (NH3) is essential for modern agriculture and industry and is a potential energy carrier. NH3 is traditionally synthesized by the Haber–Bosch process at high temperature and pressure. The high-energy input of this process has motivated research into electrochemical NH3 synthesis via nitrogen (N2)–water reactions under ambient conditions. However, the future of this low-cost process is compromised by the low yield rate and poor selectivity, ascribed to the inert N≡N bond and ultralow solubility of N2. Obtaining NH3 directly from non-N2 sources could circumvent these challenges. Here we report the eight-electron direct electroreduction of nitrate to NH3 catalysed by copper-incorporated crystalline 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic dianhydride. The catalyst exhibits an NH3 production rate of 436 ± 85 μg h−1 cm−2 and a maximum Faradaic efficiency of 85.9% at −0.4 V versus a reversible hydrogen electrode. This notable performance is achieved by the catalyst regulating the transfer of protons and/or electrons to the copper centres and suppressing hydrogen production. Electrochemically reducing nitrogen-containing molecules could provide less energy-intense routes to produce ammonia than the traditional Haber–Bosh process. Here the authors use a catalyst comprising Cu embedded in an organic molecular solid to synthesize ammonia from nitrate ions.
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
完美世界应助LlLly采纳,获得10
刚刚
刚刚
aoao发布了新的文献求助10
刚刚
李爱国应助Fairy采纳,获得10
1秒前
元元完成签到 ,获得积分10
1秒前
www发布了新的文献求助10
2秒前
李健的粉丝团团长应助Patty采纳,获得200
2秒前
养鸟的人完成签到,获得积分10
2秒前
净刑完成签到,获得积分10
2秒前
淡定的不言完成签到,获得积分10
3秒前
molihuakai应助优秀从蓉采纳,获得10
3秒前
清风渺渺完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
樱花雨完成签到 ,获得积分10
5秒前
小西发布了新的文献求助10
6秒前
大胆荔枝完成签到,获得积分10
6秒前
深情映冬发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
7秒前
所所应助合适觅荷采纳,获得10
8秒前
8秒前
MMMC完成签到,获得积分10
8秒前
冷傲盈完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
9秒前
姜峰完成签到,获得积分10
9秒前
诚洁完成签到 ,获得积分10
9秒前
miles完成签到,获得积分10
10秒前
bkagyin应助mondler采纳,获得10
10秒前
Enron完成签到,获得积分10
10秒前
Ing完成签到,获得积分10
10秒前
缥缈从霜完成签到,获得积分10
10秒前
立志躺平完成签到,获得积分20
11秒前
11秒前
11秒前
酷波er应助唧唧复唧唧采纳,获得10
12秒前
12秒前
叮叮叮发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
jin发布了新的文献求助10
14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
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Leading Academic-Practice Partnerships in Nursing and Healthcare: A Paradigm for Change 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6438589
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8252698
关于积分的说明 17562163
捐赠科研通 5496905
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2898997
邀请新用户注册赠送积分活动 1875691
关于科研通互助平台的介绍 1716489