Electron‐Rich Bismuth Enabled π‐Backdonation in Ni–Bi 2 MoO 6 for Efficient Ammonia Synthesis

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作者
Qiang Zhao,Wenbo Zheng,Shuowen Wang,Xihe Huang,Jingyao Wu,Huizhi Su,Y Wang,Jinlin Long
出处
期刊:Chemcatchem [Wiley]
卷期号:18 (8)
标识
DOI:10.1002/cctc.202600007
摘要

ABSTRACT The inherent high activation energy barrier of the N 2 molecule severely impedes the practical application of electrocatalytic nitrogen reduction reaction (NRR). To overcome this bottleneck, this study employs a Ni 2+ doping strategy to precisely modulate the electronic structure of bismuth molybdate, inducing the formation of electron‐rich sites on adjacent Bi 3+ ions and transforming them into efficient π‐backdonation donor centers. This significantly accelerates electron transfer into the N 2 antibonding orbitals, promoting N 2 activation. Consequently, under 0.1 M HCl electrolyte and an applied potential of −0.2 V versus RHE, the catalyst achieves an exceptional ammonia yield of 92.3 µg mg −1 h −1 and a Faradaic efficiency of 72.6%, surpassing the performance of most reported NRR catalysts. In situ diffuse reflectance Fourier transform infrared spectroscopy confirms the π‐backdonation mechanism is crucial for efficient N≡N bond activation, while cycling tests highlight the material's outstanding stability. This work lays the groundwork for developing highly efficient and selective NRR catalysts and significantly advances sustainable ammonia synthesis technologies.
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