Direct Synthesis of Ammonia from Nitrate on Amorphous Graphene with Near 100% Efficiency

石墨烯 材料科学 催化作用 硝酸盐 无定形固体 化学工程 电解 傅里叶变换红外光谱 氨生产 无机化学 纳米技术 电极 化学 有机化学 电解质 物理化学 工程类
作者
Libei Huang,Le Cheng,Tinghao Ma,Jun‐Jie Zhang,Haikun Wu,Jianjun Su,Yun Mi Song,He Zhu,Qi Liu,Minghui Zhu,Zhiyuan Zeng,Qiyuan He,Man‐Kit Tse,Deng‐Tao Yang,Boris I. Yakobson,Ben Zhong Tang,Yang Ren,Ruquan Ye
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:35 (24) 被引量:86
标识
DOI:10.1002/adma.202211856
摘要

Ammonia is an indispensable commodity in the agricultural and pharmaceutical industries. Direct nitrate-to-ammonia electroreduction is a decentralized route yet challenged by competing side reactions. Most catalysts are metal-based, and metal-free catalysts with high nitrate-to-ammonia conversion activity are rarely reported. Herein, it is shown that amorphous graphene synthesized by laser induction and comprising strained and disordered pentagons, hexagons, and heptagons can electrocatalyze the eight-electron reduction of NO3- to NH3 with a Faradaic efficiency of ≈100% and an ammonia production rate of 2859 µg cm-2 h-1 at -0.93 V versus reversible hydrogen electrode. X-ray pair-distribution function analysis and electron microscopy reveal the unique molecular features of amorphous graphene that facilitate NO3- reduction. In situ Fourier transform infrared spectroscopy and theoretical calculations establish the critical role of these features in stabilizing the reaction intermediates via structural relaxation. The enhanced catalytic activity enables the implementation of flow electrolysis for the on-demand synthesis and release of ammonia with >70% selectivity, resulting in significantly increased yields and survival rates when applied to plant cultivation. The results of this study show significant promise for remediating nitrate-polluted water and completing the NOx cycle.
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
2秒前
LGH完成签到 ,获得积分10
4秒前
5秒前
7秒前
huiseXT应助宋鹏炜采纳,获得10
7秒前
8秒前
淡定的人生完成签到,获得积分10
9秒前
贼拉瘦的美神完成签到,获得积分10
9秒前
猫和老鼠完成签到,获得积分10
10秒前
SciGPT应助阿黎采纳,获得10
12秒前
12秒前
闪闪栗星发布了新的文献求助30
13秒前
13秒前
田様应助沉静茗采纳,获得30
14秒前
14秒前
干净的烧鹅完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
迅速的萧完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
Akim应助大方听云采纳,获得10
16秒前
17秒前
今后应助王靓仔采纳,获得10
17秒前
18秒前
993494543发布了新的文献求助10
19秒前
秋惜灵发布了新的文献求助10
19秒前
BLUE发布了新的文献求助20
21秒前
善学以致用应助arrow13采纳,获得10
21秒前
Hyux发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
由哎完成签到,获得积分10
23秒前
24秒前
Solitude_Z完成签到,获得积分10
24秒前
AN2022发布了新的文献求助30
24秒前
闪闪栗星完成签到,获得积分10
25秒前
VDC应助顺心夏青采纳,获得30
26秒前
结实的含烟应助arial采纳,获得10
26秒前
英姑应助一号采纳,获得10
26秒前
sxy完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
踏雪寻梅完成签到,获得积分0
27秒前
高分求助中
Production Logging: Theoretical and Interpretive Elements 2500
Востребованный временем 2500
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
海南省蛇咬伤流行病学特征与预后影响因素分析 500
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 500
ランス多機能化技術による溶鋼脱ガス処理の高効率化の研究 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3461359
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3055047
关于积分的说明 9046247
捐赠科研通 2744983
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1505792
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 695820
邀请新用户注册赠送积分活动 695264