Single‐Atomic Ruthenium Active Sites on Ti3C2 MXene with Oxygen‐Terminated Surface Synchronize Enhanced Activity and Selectivity for Electrocatalytic Nitrogen Reduction to Ammonia

催化作用 化学 法拉第效率 X射线光电子能谱 电化学 选择性 可逆氢电极 氨生产 光化学 无机化学 分析化学(期刊) 物理化学 电极 化学工程 有机化学 工程类 生物化学 色谱法 参比电极
作者
Gang Chen,Mingmei Ding,Kai Zhang,Zhen Shen,Yueting Wang,Jun Ma,Ao Wang,Yiping Li,Hang Xu
出处
期刊:Chemsuschem [Wiley]
卷期号:15 (3) 被引量:21
标识
DOI:10.1002/cssc.202102352
摘要

Downsizing the catalyst to atom scale offers an effective way to maximize the atom utilization efficiency for electrocatalytic nitrogen reduction reaction (NRR). Herein, single-atomic ruthenium (Ru) anchored on a chemically activated Ti3 C2 with O-terminated groups (Ti3 C2 O) was designed to catalyze the NRR process. The catalyst achieved a superior activity and selectivity with ammonia yield rate of 27.56 μg h-1 mg-1 and faradaic efficiency of 23.3 % at a low potential of -0.20 V versus the reversible hydrogen electrode. According to the atomic resolution images from aberration-corrected scanning transmission electron microscopy, Ru sites on Ti3 C2 O achieved good dispersion on atomic scale. X-ray photoelectron spectroscopy analysis further demonstrated that the O-termination groups were successfully activated. Density functional theory calculations combined with experiments revealed that single Ru sites binding to four oxygen were the main reaction centers that permitted the hydrogenation of *NNH2 to *NHNH2 in a novel distal/alternating hybrid path while reducing the energy barrier of the potential-limiting step to 0.78 eV from 0.96 eV in the distal path alone or 1.18 eV in the alternating path alone, thereby significantly promoting the NRR dynamics.
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
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
木木完成签到,获得积分10
3秒前
小绵羊完成签到,获得积分20
4秒前
7秒前
7秒前
窝窝头完成签到,获得积分10
8秒前
aaa0001984完成签到,获得积分0
8秒前
9秒前
哒哒发布了新的文献求助10
12秒前
13秒前
hang完成签到,获得积分10
13秒前
cen完成签到,获得积分10
17秒前
淡然鸡翅完成签到,获得积分10
19秒前
19秒前
探险家蝈蝈完成签到,获得积分20
20秒前
从容的水壶完成签到,获得积分10
20秒前
ttkd11完成签到,获得积分10
20秒前
柒月完成签到 ,获得积分10
22秒前
田茂青完成签到,获得积分10
25秒前
冷傲的涵双完成签到,获得积分10
25秒前
成就向雁发布了新的文献求助10
25秒前
米六完成签到 ,获得积分10
26秒前
snowpie完成签到 ,获得积分10
26秒前
林子觽完成签到,获得积分10
27秒前
LQS完成签到,获得积分10
27秒前
细心香烟完成签到 ,获得积分10
28秒前
Yang22完成签到,获得积分10
29秒前
sheep完成签到,获得积分10
34秒前
俊俊完成签到 ,获得积分0
35秒前
wwl完成签到,获得积分10
38秒前
从容的饭桶完成签到,获得积分10
38秒前
38秒前
寒冷的奇异果完成签到,获得积分10
40秒前
Xu发布了新的文献求助10
43秒前
秋水完成签到 ,获得积分10
43秒前
勇者先享受生活完成签到 ,获得积分10
45秒前
在九月完成签到 ,获得积分10
46秒前
49秒前
端庄优雅完成签到 ,获得积分10
50秒前
50秒前
小柒柒完成签到,获得积分10
51秒前
高分求助中
Evolution 10000
ISSN 2159-8274 EISSN 2159-8290 1000
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
A new species of Velataspis (Hemiptera Coccoidea Diaspididae) from tea in Assam 500
PraxisRatgeber: Mantiden: Faszinierende Lauerjäger 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3162519
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2813358
关于积分的说明 7900144
捐赠科研通 2472938
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1316594
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 631375
版权声明 602175