Dynamic catalytic interface driven three-step synergistic mechanism for boosting ammonia and hydroxylamine synthesis

催化作用 羟胺 氨 化学工程 材料科学 化学 机制(生物学) 氨生产 硝酸盐 串联 电合成 反应机理 过程(计算) 制氢 纳米技术 膜 氢 产量(工程) 催化效率 过氧化氢
作者
Yuxiang Li,Junliang Xie,Tingyi Weng,Zhenjie Lu,Xing Yan,Ying Liu,S Hücümenog ̆ lu,Shengli Zhang,Huan Chen,Fang Jiang
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
标识
DOI:10.1038/s41467-026-75665-7
摘要

Despite the short-term industrial landscape remaining unchanged, green synthesis technologies for ammonia (NH3) and hydroxylamine (NH2OH) are critical for carbon neutrality. Alternatively, electrocatalytic nitrate reduction (NIRR) can be integrated with membrane separation technology via a modular design, simultaneously achieving pollution control and resource recovery. However, the microscopic mechanism of NIRR remains ambiguous given the complex dynamic catalytic interface, hindering advanced catalyst development. Here, we propose a three-step synergistic mechanism at dynamic catalytic interface, which integrates interfacial microenvironment regulation, OH species cycle, and reverse hydrogen spillover for efficient NH3 and NH2OH synthesis across different scenarios. Notably, dual-site heterostructure catalyst exhibits almost 100% NH3-Faradaic Efficiency (FENH3) across a wide nitrate concentration range, reaching a maximum NH3 yield of 10.27 mmol h−1 cm−2. The simultaneous NH3 synthesis-recovery system maintains almost 100% FENH3 and NH3 recovery efficiency over 120 h, accompanied by long-term durability and negligible performance degradation. Additionally, cyclopentanone-mediated NIRR process delivers a satisfactory NH2OH-Faradaic Efficiency (83.48%), and the assembled zinc-nitrate battery achieves a high peak power density (57.6 mW cm−2). The microscopic mechanism of nitrate-to-ammonia electrosynthesis remains ambiguous given the complex dynamic catalytic interface. Here, the authors report a three-step synergistic mechanism that enhances the interaction among interfacial H2O transport, *H generation, and *NOx hydrogenation.
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
Jasper的应助被科研通管家采纳,获得10
刚刚
1秒前
新的心跳发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
1秒前
星辰大海的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
NexusExplorer的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
1秒前
852的应助被科研通管家采纳,获得10
1秒前
2秒前
2秒前
陆海的你发布了新的文献求助10
2秒前
清秀的寻菡完成签到 ,获得积分10
2秒前
科研通AI2S的应助被AssKiller采纳,获得10
3秒前
3秒前
Michaell完成签到,获得积分10
3秒前
英姑的应助被阿萌毛毛采纳,获得10
4秒前
打打的应助被明亮诗霜采纳,获得10
5秒前
castor发布了新的文献求助10
5秒前
cytocell发布了新的文献求助10
6秒前
哇冰1发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
科研通AI6.2的应助被安浅采纳,获得10
7秒前
BBridge完成签到 ,获得积分10
7秒前
8秒前
8秒前
虎帅发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
9秒前
小宇发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
陆海的你完成签到,获得积分10
11秒前
nlb发布了新的文献求助10
12秒前
12秒前
12秒前
Doradopamine的应助被Pshan采纳,获得20
12秒前
zzz完成签到,获得积分10
12秒前
盒子发布了新的文献求助10
12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
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
IRTSD: Open-Source Data and Toolset for Electromagnetic Transient Analysis of Disturbances and IBR Control Malfunctions in Transmission Systems 1000
Comprehensive Medicinal Chemistry IV (4th Edition) 800
Entre Praga y Madrid : los contactos checoslovaco-españoles (1948-1977) 600
A REVIEW OF THE V-22 DYNAMICS VALIDATION PROGRAM 600
Les Mots du discours 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8119914
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9525073
关于积分的说明 21554068
捐赠科研通 7698772
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3415017
关于科研通互助平台的介绍 2540834
邀请新用户注册赠送积分活动 2455200