Undersøgelse belyser reguleringsmekanisme for elektrokatalytisk nitratreduktion
Et forskerhold ledet af prof. Zhang Haimin fra Hefei Institutes of Physical Science ved det kinesiske videnskabsakademi har udført en systematisk undersøgelse af reguleringsmekanismen for heterostruktur bimetalliske phosphidelektrokatalysatorer for at forbedre ydeevnen af elektrokemisk nitratreduktionsreaktion.
"Katalysatoren viser forskellige ammoniaksynteseydelser i forskellige reaktorer," sagde Dr. Jin Meng, "så vi prøvede tre forskellige elektrolysatorer for at forbedre ydeevnen af elektrokatalysatorerne."
Konfigurationen af elektrolysatoren vil i høj grad påvirke det lokale reaktionsmiljø nær elektroden, og derefter påvirke den katalytiske ydeevne, forskerne valgte tre forskellige elektrolysatorer til at studere reguleringsmekanismen for elektrokatalysatorens ydeevne.
Resultaterne blev offentliggjort i Nano Research .
Nitratanion (NO3 - ) er væsentligt forurenende i industrielt spildevand og landbrugsproduktion. Elektrokatalytisk nitratreduktion (NO3 RR) er en effektiv måde at løse miljøproblemer og producere grøn ammoniak (NH3). ). Dog NEJ3 RR-processen er kompleks, der involverer multipel elektron- og protonoverførsel, og lider af lav Faraday-effektivitet på grund af konkurrence fra hydrogenudviklingsreaktioner. Et elektrokemisk NO3 RR-reaktor er også afgørende for at opnå højeffektiv konvertering af NO3 - til NH3 .
I denne undersøgelse syntetiserede forskerne en række bimetalliske kobber-nikkelphosphid-elektrokatalysatorer på kommercielt carbonpapir (CP) ved hjælp af en let dampfase hydrotermisk metode. Den elektrokatalytiske ydeevne af disse katalysatorer for NO3 RR blev først evalueret i en H-type elektrolysecelle. Resultaterne viste, at Cu3 P-Ni2 P/CP-x kunne danne rige heterogrænseflader, hvilket forbedrede elektronoverførslen og forbedrede NO3 RR effektivitet.
For yderligere at forstå forskellen i NO3 RR-kinetik af elektrokatalysatorer brugte forskerne en roterende skive-elektrodeopsætning til at teste de tilsvarende katalytiske kinetiske parametre.
Derudover samlede de katalysatoren i membran-elektrode-samlingen (MEA) elektrolysatoren, som demonstrerede den yderst effektive aktivitet og holdbarhed for NO3 RR ved industrielle strømtætheder. In-situ spektroskopi karakterisering, kombineret med teoretiske beregninger, afslørede, at tilstedeværelsen af heterogrænseflader effektivt regulerede reaktantadsorptionen, og reaktionsmekanismen fulgte en sekventiel hydrodeoxygeneringsvej.
Disse resultater bidrager til en bedre forståelse af det elektrokatalytiske NO3 RR behandler og baner vejen for udvikling af effektive og holdbare katalysatorer til bæredygtig ammoniaksyntese.
Flere oplysninger: Meng Jin et al., Heterostructure Cu3P−Ni2P/CP katalysatorsamlet membranelektrode til højeffektiv elektrokatalytisk nitrat til ammoniak, Nano Research (2024). DOI:10.1007/s12274-024-6474-z
Journaloplysninger: Nanoforskning
Leveret af Chinese Academy of Sciences
Varme artikler
-
Mangan kan endelig løse problem med brintbrændstofcellerBilledet til venstre viser mangankatalysatorpartikelform. De rigtige billeder viser den ensartede elementære fordeling af kulstof gennem partiklen. Kredit:Gang Wu, Universitetet i Buffalo. Mangan -
Forskere fremmer indsatsen for nøjagtigt at måle glyphosat-pesticid i havrePrøver af havregryn og havrebaserede produkter analyseret for glyphosat og AMPA. Kredit:J. Murray/NIST Pesticider hjælper landmænd med at øge fødevareproduktionen, reducere dyre skader på afgrøder -
Lean elektrolytdesign er en game-changer for magnesiumbatterierUniversity of Houston forskere Yan Yao, venstre, Hui Dong og Yanliang Leonard Liang ledede et projekt for at forbedre ydeevnen af magnesiumbatterier. Kredit:University of Houston Forskere fra Un -
Forskere efterlyser forbedret brug af kemiske værktøjer til at forbedre biomedicinsk forskningKredit:Pixabay/CC0 Public Domain Eksperter i biomedicinsk forskning efterlyser bedre brug af kemiske sonder for at forbedre vores forståelse af proteinfunktion og det grundlag, som meget af moderne