Dual–Spillover Mediated Highly Efficient Electrocatalytic Nitrate Reduction to Ammonia Over Co–Doped Sr 2 CuWO 6 Double Perovskite

催化作用 无机化学 氨生产 活动站点 硝酸盐 吸附 材料科学 离解(化学) 法拉第效率 解吸 电化学 化学 钙钛矿(结构) 电催化剂 可逆氢电极 氢溢流 产量(工程) 光化学 选择性催化还原 反应中间体 环境污染
作者
Mingqing Zuo,Han Zhou,Yaping Chen,Yijuan Zheng,Xinzhuo Qu,Shufan Han,Pu Chen,Zeyan Zhou,Yanyan Sun,Shuang Li,Lei Han
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:16 (23) 被引量:5
标识
DOI:10.1002/aenm.70928
摘要

ABSTRACT Electrocatalytic nitrate reduction reaction (NO 3 RR) provides a green route to concurrently mitigate nitrate pollution and address the unsustainability of Haber–Bosch ammonia (NH 3 ) synthesis. However, the development of high–performance NO 3 RR catalysts is plagued by inappropriate active site spacing, insufficient functional synergy, and sluggish multi–proton–coupled multi–electron transfer kinetics. Herein, we design Co–doped Sr 2 CuWO 6 double perovskite catalysts to optimize active site spacing and construct functionally complementary active sites for efficient NO 3 RR. Experimental and theoretical results reveal a synergistic dual–spillover mechanism: the dominant NO 3 − adsorption and initial activation (NO 3 − →NO 2 − ) on Cu sites are promoted by active hydrogen ( * H) from water dissociation on Co sites via hydrogen spillover, whereas the generated * NO 2 intermediates from Cu sites diffuse to Co sites via intermediate spillover for further hydrogenation to NH 3 due to the enhanced * NO 2 adsorption on Co sites. As expected, the optimal Sr 2 Cu 0.7 Co 0.3 WO 6 achieves an exceptional NH 3 yield rate of 47.2 mg h − 1 mg cat −1 with a Faradaic efficiency (FE) of 93 % at −0.7 V (vs. RHE). This work establishes a rational cation doping strategy for constructing functionally complementary active sites in double perovskites, shedding light on the structure–activity relationship and guiding the design of advanced NO 3 RR catalysts for sustainable NH 3 synthesis and nitrate remediation.
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