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
Pushpinder应助飘逸的三颜采纳,获得10
刚刚
正人发布了新的文献求助10
刚刚
敏感飞机发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
勤恳易真完成签到,获得积分10
1秒前
文栀发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
kaiqiong发布了新的文献求助10
1秒前
2秒前
glycine发布了新的文献求助10
2秒前
李lichunn发布了新的文献求助10
3秒前
孙梦茹完成签到,获得积分20
3秒前
科研通AI6.4应助奇妙能力采纳,获得10
3秒前
3秒前
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
Akim应助mwh采纳,获得10
4秒前
4秒前
唧唧歪歪完成签到,获得积分10
4秒前
科研通AI2S应助温柔的语柔采纳,获得10
5秒前
刻苦的核桃完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
星许完成签到 ,获得积分10
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
5秒前
6秒前
6秒前
小羊咩咩咩完成签到,获得积分10
6秒前
zhu完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
7秒前
文天发布了新的文献求助10
7秒前
letter发布了新的文献求助10
7秒前
高贵振家发布了新的文献求助10
7秒前
喻修杰完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(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
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition 510
Social Skills Improvement System-Rating Scales--Chinese Version 500
Dynamische Polarisation von H-1 und B-11 in (CH-3)-3NBH-3 500
CLSI M07 2024 500
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 7249913
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8872487
关于积分的说明 18724159
捐赠科研通 6929263
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3198857
关于科研通互助平台的介绍 2374130
邀请新用户注册赠送积分活动 2173438