Concave-convex surface oxide layers over copper nanowires boost electrochemical nitrate-to-ammonia conversion

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作者
Tianlun Ren,Kaili Ren,Mingzhen Wang,Mengying Liu,Ziqiang Wang,Hongjing Wang,Xiao‐Nian Li,Liang Wang,You Xu
出处
期刊:Chemical Engineering Journal [Elsevier BV]
卷期号:426: 130759-130759 被引量:178
标识
DOI:10.1016/j.cej.2021.130759
摘要

The room-temperature nitrate electroreduction to ammonia recycles the fixed nitrogen and offers an appealing ammonia-synthesis scenario. Electrocatalyst engineering is of vital importance to accelerate the reaction kinetics and increase the product selectivity during nitrate electroreduction to ammonia. In this work, Cu nanowires with concave-convex surface Cu2+1O layers ([email protected]2+1O NWs) were fabricated by a facile surface engineering strategy. Interior metallic Cu components allow for efficient electronic transmission capability along the nanowire structure, while exterior concave-convex Cu2+1O layers endow abundant catalytically active sites. Furthermore, the electronic interaction and interface effect between Cu/Cu2+1O enable tuning of the Cu d-band center and modulating the adsorption energies of intermediates. Consequently, the electroreduction ability of nitrate-to-ammonia over the [email protected]2+1O NWs is substantially improved, evident by the high nitrate-N conversion rate (78.57%), ammonia yield rate (576.53 µg h−1 mgcat.−1) and ammonia Faradaic efficiency (87.07%) at the optimal applied potential (-1.2 V vs. saturated calomel electrode) for 2 h. The findings in the study are worth reference to tailor surface/interface properties and atom structure towards highly efficient electrocatalysts.
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