Facile Construction of CuFe‐Based Metal Phosphides for Synergistic NOx−Reduction to NH3 and Zn‐Nitrite Batteries in Electrochemical Cell

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作者
G. H. Wang,Chuanjun Wang,Xinxin Tian,Qiang Li,Shenjie Liu,Xiuying Zhao,Geoffrey I. N. Waterhouse,Xin Zhao,Xiaoqing Lv,Jing Xu
出处
期刊:Small [Wiley]
卷期号:20 (24): e2311439-e2311439 被引量:22
标识
DOI:10.1002/smll.202311439
摘要

The electrocatalytic nitrite/nitrate reduction reaction (eNO2RR/eNO3RR) offer a promising route for green ammonia production. The development of low cost, highly selective and long-lasting electrocatalysts for eNO2RR/eNO3RR is challenging. Herein, a method is presented for constructing Cu3P-Fe2P heterostructures on iron foam (CuFe-P/IF) that facilitates the effective conversion of NO2 - and NO3 - to NH3. At -0.1 and -0.2 V versus RHE (reversible hydrogen electrode), CuFe-P/IF achieves a Faradaic efficiency (FE) for NH3 production of 98.36% for eNO2RR and 72% for eNO3RR, while also demonstrating considerable stability across numerous cycles. The superior performance of CuFe-P/IF catalyst is due tothe rich Cu3P-Fe2P heterstuctures. Density functional theory calculations have shed light on the distinct roles that Cu3P and Fe2P play at different stages of the eNO2RR/eNO3RR processes. Fe2P is notably active in the early stages, engaging in the capture of NO2 -/NO3 -, O─H formation, and N─OH scission. Conversely, Cu3P becomes more dominant in the subsequent steps, which involve the formation of N─H bonds, elimination of OH* species, and desorption of the final products. Finally, a primary Zn-NO2 - battery is assembled using CuFe-P/IF as the cathode catalyst, which exhibits a power density of 4.34 mW cm-2 and an impressive NH3 FE of 96.59%.
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