Metal-organic framework derived carbon-supported bimetallic copper-nickel alloy electrocatalysts for highly selective nitrate reduction to ammonia

双金属片 选择性 材料科学 无机化学 化学 法拉第效率 可逆氢电极 催化作用 化学工程 电化学 电极 有机化学 工作电极 工程类 物理化学
作者
Yong Liu,Bangwei Deng,Kanglu Li,Hong Wang,Yanjuan Sun,Fan Dong
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:614: 405-414 被引量:73
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2022.01.127
摘要

Developing electrocatalysts for efficient reduction of nitrate contaminant to value-added ammonia as energy carrier is a pivotal part for restoring the nitrogen cycle. However, the selectivity of ammonia is far from satisfaction, often suffering from accumulation of toxic nitrite byproduct. Herein, a series of CuNi alloy nanoparticles embedded in nitrogen-doped carbon matrix (CuNi/NC) with hierarchical pores were fabricated by pyrolysis of bimetallic metal-organic frameworks (MOFs). The catalysts exhibited excellent selectivity (94.4%) and faradaic efficiency (79.6%) for nitrate reduction to ammonia, greatly outperforming the performance of monometallic Cu/NC (selectivity of 60.8% and faradaic efficiency of 60.6%). Impressively, the introduction of nickel distinctly suppressed the production of toxic byproduct of nitrite. Online differential electrochemical mass spectrometry (DEMS) and in situ surface-enhanced infrared absorption spectroscopy (SEIRAS) tests were utilized to reveal the key intermediates and the reaction pathway. Density functional theory (DFT) calculations demonstrated that the introducing of nickel into copper lattice modified both the electronic and geometric structures of the catalysts. The copper and nickel sites in the CuNi alloy catalysts operate synergistically to facilitate the hydrogenation of NO2* to HNO2* and suppress the hydrogen evolution reaction, boosting the selective formation of ammonia. This work could provide a new synthetic route for bimetallic catalysts and mechanistic understanding for nitrate to ammonia reaction.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
吉祥高趙完成签到 ,获得积分10
1秒前
谭玲慧完成签到 ,获得积分10
6秒前
10秒前
迅速的念芹完成签到 ,获得积分10
12秒前
妇产科医生完成签到 ,获得积分10
25秒前
三伏天完成签到,获得积分10
26秒前
追寻的续完成签到 ,获得积分10
35秒前
笨笨忘幽完成签到,获得积分10
38秒前
zh完成签到 ,获得积分10
43秒前
苏子轩完成签到 ,获得积分10
51秒前
为你钟情完成签到 ,获得积分10
52秒前
小人物完成签到 ,获得积分10
54秒前
六等于三二一完成签到 ,获得积分10
55秒前
master-f完成签到 ,获得积分10
55秒前
王王完成签到 ,获得积分10
59秒前
1分钟前
研友_ZbP41L完成签到 ,获得积分10
1分钟前
端庄半凡完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Eugene完成签到,获得积分10
1分钟前
CLTTT完成签到,获得积分10
1分钟前
Dreamzhouzhou发布了新的文献求助10
1分钟前
高兴寒梦完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Noah完成签到 ,获得积分10
1分钟前
NorthWang完成签到,获得积分10
1分钟前
不知道完成签到,获得积分10
1分钟前
可爱的函函应助Dreamzhouzhou采纳,获得10
1分钟前
小荣布布完成签到 ,获得积分10
1分钟前
好运连连完成签到 ,获得积分10
1分钟前
STAR完成签到 ,获得积分10
1分钟前
浅笑安然完成签到 ,获得积分10
1分钟前
2分钟前
白昼の月完成签到 ,获得积分0
2分钟前
千玺的小粉丝儿完成签到,获得积分10
2分钟前
清爽的火车完成签到 ,获得积分10
2分钟前
快乐的完成签到 ,获得积分10
2分钟前
Hezzzz完成签到,获得积分10
2分钟前
点点完成签到 ,获得积分10
2分钟前
wyz完成签到 ,获得积分10
2分钟前
yzhilson完成签到 ,获得积分10
2分钟前
yhh完成签到 ,获得积分10
3分钟前
高分求助中
Continuum Thermodynamics and Material Modelling 2000
The organometallic chemistry of the transition metals 7th 666
こんなに痛いのにどうして「なんでもない」と医者にいわれてしまうのでしょうか 510
Seven new species of the Palaearctic Lauxaniidae and Asteiidae (Diptera) 400
Fundamentals of Medical Device Regulations, Fifth Edition(e-book) 300
A method for calculating the flow in a centrifugal impeller when entropy gradients are present 240
Anti-inflammatory role of vitamin D in muscle dysfunctions of patients with COPD: a comprehensive review 200
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 计算机科学 化学工程 内科学 复合材料 物理化学 电极 遗传学 量子力学 基因 冶金 催化作用
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3700207
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3250653
关于积分的说明 9869721
捐赠科研通 2962494
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1624682
邀请新用户注册赠送积分活动 769477
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 742334