CuNi nano-alloy loading on three-dimensional electrode for efficient nitrate electroreduction to ammonia: Performance and mechanism based on DFT calculation

材料科学 催化作用 电极 合金 碳纤维 化学工程 电化学 密度泛函理论 无机化学 复合材料 复合数 化学 物理化学 有机化学 计算化学 工程类
作者
Xinxin Shi,YinXia Nian,Yixing Wang,Junjie Zheng,Xufeng Dong,Hao Huang,Julian Shi,Yang Liu,Weihuang Zhu,Pengfei Guo,Tinglin Huang
出处
期刊:Journal of water process engineering [Elsevier BV]
卷期号:61: 105320-105320 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.jwpe.2024.105320
摘要

Recovery of nitrogen from industrial wastewater through electrochemically reducing nitrate to ammonia attracts increasing research interest. However, conventional two-dimensional (2D) planar substrates limit the catalyst activity. Loading catalysts on three-dimensional (3D) electrodes with high specific surface area is an effective way to enhance electrode catalytic activity. In this work, we fabricated a 3D carbon brush electrode loaded with CuNi nano-alloy (CuNi/CB). The CuNi/CB achieved ammonia yield rate (NH3-Nyr) of 479.1 ± 5.3 μg h−1 cm−2 within 0.5 h, with a Faraday efficiency of 73.4 %. Compared with CuNi supported on carbon paper (CP), carbon felt (CF) and carbon cloth (CC), the NH3-Nyr of CuNi/CB were higher by 114.7, 35.2, and 26.8 times, respectively. The outstanding performance of CuNi/CB benefited from the higher specific surface area of the 3D carbon brush. Additionally, Ni doping in the CuNi catalyst reduced the accumulation of NO2− by 39.7 % and increased the NH3-Nyr by 82.9 %. Density functional theory (DFT) revealed that a shift of the d-band center toward Fermi level was likely the fundamental reason for the enhanced activity of the CuNi catalyst, comparing with single Cu catalyst. These findings offer broad prospects of efficient nitrate electroreduction to ammonia by the novel 3D electrode.
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
SC发布了新的文献求助10
刚刚
在水一方应助小三花妙妙采纳,获得10
1秒前
1秒前
呆呆发布了新的文献求助10
3秒前
乐观夜白完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
111发布了新的文献求助10
4秒前
缥缈慕青发布了新的文献求助30
5秒前
lanxingxie完成签到,获得积分10
6秒前
刘鹏祥发布了新的文献求助10
7秒前
千山完成签到,获得积分10
8秒前
绿颜色完成签到,获得积分10
8秒前
江誌濤发布了新的文献求助10
8秒前
snowdream完成签到,获得积分10
8秒前
羽泉完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
十一发布了新的文献求助10
11秒前
CHL5722完成签到,获得积分10
11秒前
Owen应助小费采纳,获得50
12秒前
14秒前
14秒前
14秒前
呆呆发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
15秒前
17秒前
18秒前
LN发布了新的文献求助10
18秒前
cc发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
19秒前
自行车发布了新的文献求助30
20秒前
高铁发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
灝男发布了新的文献求助30
21秒前
Sharif318完成签到,获得积分10
21秒前
Bi8bo626完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Single Cell Analysis of the Tumor Microenvironment Landscape Across the Disease Spectrum of Multiple Myeloma 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场规模及竞争格局分析报告 1000
Fundamentals of Pharmaceutical and Biologics Regulations: A Global Perspective, Second Edition 700
The Cambridge History of China 英文版16册 600
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7328972
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8943503
关于积分的说明 18970001
捐赠科研通 6984598
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3216390
关于科研通互助平台的介绍 2383106
邀请新用户注册赠送积分活动 2195877