Efficient Electrochemical Nitrate Reduction to Ammonia Driven by a Few Nanometer-Confined Built-In Electric Field

氨 电化学 硫化物 材料科学 电子转移 离解(化学) 电解质 催化作用 硫化钴 钴 选择性催化还原 无机化学 化学工程 化学 电极 光化学 有机化学 物理化学 工程类
作者
Maolin Zhang,Zedong Zhang,Shaolong Zhang,Zechao Zhuang,Kepeng Song,Karthik Paramaiah,Moyu Yi,Hao Huang,Dingsheng Wang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (14): 10437-10446 被引量:65
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c02317
摘要

Converting nitrate (NO3–) to ammonia (NH3) through the electrochemical reduction method offers an appealing approach for wastewater treatment and facilitates nitrogen cycling in nature. However, this electrolytic method involves a series of proton-coupled electron transfer processes and comes with severe competing reactions. Consequently, there is a significant demand for catalysts exhibiting good catalytic activities and selectivities. Here, a series of copper–cobalt binary sulfide nanosheets with varying Cu/Co compositions were prepared to investigate the synergy effects between the components copper sulfide and cobalt sulfide on their catalytic performance. As a result, a volcano-like correlation between the Cu/Co ratio and electrocatalytic performance was built. The optimal catalyst CuxS–Co0.5 exhibited a maximum Faradaic efficiency (FE) of ∼95.6% for ammonia at −1.4 V vs Ag/AgCl. The highest ammonia yield rate of 5.36 mg/h·cm2 was achieved at −1.6 V vs Ag/AgCl, which was 6.5- and 3.8-fold relative to those of pure CuxS and CoS2, respectively. By combining spectroscopy characterizations with theoretical calculations, we revealed that catalyst CuxS–Co0.5 with a built-in electric field confined to a few nanometers played a critical role in enhancing electron transfer and creating more active sites. Besides, its improved water dissociation capability was essential for the hydrogenation of reduction intermediates, collectively contributing to the enhanced catalytic performance.
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
论文顺利完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
2秒前
三星导弹船完成签到,获得积分10
2秒前
我是老大的应助被tofu采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
核桃发布了新的文献求助10
5秒前
合适紫烟发布了新的文献求助10
6秒前
ljx完成签到,获得积分10
7秒前
hesongwen完成签到,获得积分10
8秒前
8秒前
那时花开发布了新的文献求助10
8秒前
科研通AI6.4的应助被hu采纳,获得10
8秒前
缓慢玉米发布了新的文献求助10
9秒前
自觉的问蕊发布了新的文献求助200
10秒前
firewei的应助被秾晓豆采纳,获得10
10秒前
田様的应助被yangluyao采纳,获得10
10秒前
陌风完成签到,获得积分10
10秒前
科研通AI6.2的应助被window1000采纳,获得10
11秒前
11秒前
molihuakai的应助被淡淡晓夏采纳,获得10
11秒前
SciGPT的应助被electromx采纳,获得10
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
12秒前
lllllll完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
紧张的谷槐完成签到,获得积分10
14秒前
充电宝的应助被taxi采纳,获得10
14秒前
14秒前
科研狗完成签到,获得积分10
14秒前
Alinna完成签到,获得积分10
15秒前
孤独口红完成签到,获得积分10
15秒前
15秒前
15秒前
完美世界的应助被Peix采纳,获得10
16秒前
16秒前
17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
Energie-Contracting 1500
Klimaschutzrecht durch den Energiesektor im Mehrebenensystem – Ein Rechtsvergleich 1000
Oncology Clinical Trials: Successful Design, Conduct, and Analysis, Second Edition 800
Comprehensive Heterocyclic Chemistry IV 400
Qualitative Methodologies in Tourism Studies: Disrupting and Co-creating Critical Research 350
Représentation chimique de la structure des kérogènes et des asphaltènes en fonction de leur origine et de leur degré d'évolution 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8052712
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9480267
关于积分的说明 21301791
捐赠科研通 7620949
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3393822
关于科研通互助平台的介绍 2524866
邀请新用户注册赠送积分活动 2431904