Skematisk oversigt over defekt- og interfaceteknik til effektiv e-NRR elektrokatalysator. Kredit:Journal of Energy Chemistry
Den elektrokemiske nitrogenreduktionsreaktion (e-NRR) under omgivelsesbetingelser er en ny strategi, der bruges til at tackle de brint- og energikrævende processer i industriel ammoniak (NH 3 ) syntese via den traditionelle Haber-Bosch-proces. Imidlertid, e-NRR-ydelse er i øjeblikket hæmmet af den iboende inertitet af N 2 molekyler, ekstremt langsom kinetik, og overvældende konkurrence fra hydrogenudviklingsreaktionen (HER), som alle resulterer i et utilfredsstillende udbytte og ammoniakselektivitet.
For at opnå en høj selektivitet og højtydende NRR under omgivelsesbetingelser, det rationelle design af effektive elektrokatalysatorer er påtrængende påkrævet. Defekt- og interface -teknik er i stand til at opnå nye fysiske og kemiske egenskaber, samt overlegne synergistiske effekter for forskellige elektrokatalysatorer.
For nylig, Wang Danhong-forskergruppen ved Nankai University gennemgik de seneste fremskridt for e-NRR-katalysatorer under omgivelsesbetingelser ud fra defekt- og interface-teknik. Forfatterne gav først en generel introduktion til NRR -mekanismen. Efterfølgende, forfatterne leverede en omfattende og detaljeret gennemgang af fejl- og grænseflade-konstruktion til e-NRR elektrokatalysatorer, understreger belysning af aktive steder og iboende mekanismer.
De diskuterede, hvordan fejlen (ledige stillinger, heteroatom doping, enkelt atom, krystalfacetter, amorfisering) teknik og overfladen (metal-metaloxid-grænseflade, metal-carbon materiale interface, intermetalliske forbindelser set fra legerede strukturer, gas-elektrolyt-katalysator-grænseflade) regulering ændrer antallet af aktive steder eller den elektroniske struktur, og derefter fremme aktiviteten af NRR -elektrokatalysatorer.
I det sidste afsnit, forfatterne opsummerede den nuværende forskningsstatus og udfordringer på dette nye område fra forskellige aspekter og diskuterede de potentielle strategier for at udvikle mere avancerede NRR -elektrokatalysatorer. Det forventes, at denne gennemgang vil være stimulerende og hjælpe forskere med at skabe mere effektive katalysatorer til den elektrokemiske NRR.