新技術(shù)大幅提高硝酸鹽電還原合成氨生產(chǎn)效率 | | 來(lái)源：科技日報 吳長(cháng)鋒 訪(fǎng)問(wèn)：834 時(shí)間：2024-05-11 |
記者5月10日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校曾杰教授和耿志剛教授研究團隊針對硝酸鹽電還原合成氨反應，設計了一種串聯(lián)催化劑，通過(guò)耦合銅單原子催化劑與四氧化三鈷納米片，調控硝酸鹽電還原過(guò)程中中間體的吸附能，從而促進(jìn)硝酸鹽電還原合成氨過(guò)程。相關(guān)成果日前發(fā)表在《自然-通訊》上。
將廢水中的硝酸鹽通過(guò)電催化還原到氨，不僅是一種廢水處理的有效方式，也是一種可持續合成氨極具前景的方法。然而，硝酸鹽電還原過(guò)程中涉及多種含氮中間體的吸附和轉化，吸附構型的多樣性使單一催化劑難以同時(shí)滿(mǎn)足對于中間體的優(yōu)化吸附。目前廣泛報道的銅基催化劑雖然有利于硝酸鹽的吸附，但銅基催化劑面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一，在于亞硝酸鹽的過(guò)度積累容易導致催化劑的失活，也不利于后續加氫步驟的進(jìn)行，限制了產(chǎn)氨率的進(jìn)一步提高。
研究人員將氧化鈷納米片均勻負載于銅單原子催化劑表面，隨后的電化學(xué)測試結果表明，在硝酸鹽電還原反應中的產(chǎn)氨速率，相比于單獨的銅單原子催化劑和氧化鈷納米片分別提高了2.2倍和3.6倍。結合電化學(xué)原位拉曼和理論計算，銅單原子位點(diǎn)促進(jìn)了硝酸鹽到亞硝酸鹽的轉化，而鄰近的氧化鈷可增強對亞硝酸鹽的吸附，從而促進(jìn)了硝酸鹽和亞硝酸鹽的順序電還原，極大地提高了產(chǎn)氨速率。
（原載于《科技日報》 2024-05-11 第03版）
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