Modulating Nitrogen Adsorption Mode and Microenvironment of Active Sites for Boosting Electrochemical Nitrogen Reduction

电催化剂 法拉第效率 电化学 纳米团簇 化学吸附 可逆氢电极 活动站点 吸附 材料科学 化学工程 氮气 纳米技术 化学 无机化学 电极 催化作用 物理化学 工作电极 有机化学 工程类
作者
Zihao Yang,Cong Fang,Xiuling Guo,Xiaoyan Sun,Yong Yang
出处
期刊:Small [Wiley]
标识
DOI:10.1002/smll.202408111
摘要

Abstract Electrochemical reduction of N 2 (NRR) offers a sustainable approach for ammonia (NH 3 ) synthesis, serving as a complementary to the traditional emission‐ and energy‐intensive Haber–Bosch process. However, it faces challenges in N 2 activation and competing with pronounced hydrogen evolution reaction (HER). Herein an efficient electrocatalyst comprised of ultrafine Ru nanoclusters (NCs) confined by a hydrophobic molecular layer is developed on the surface of 2D Ti 3 C 2 T x for NRR. These experimental and theoretical calculation results demonstrate that 1) ultrafine Ru NCs dispersed on the Ti 3 C 2 T x surface form paired active sites for N 2 chemisorption in a unique tilted configuration with low‐energy activation 2) the hydrophobic molecular layer modulates the local microenvironment surrounding catalytically active sites, enabling efficient N 2 accumulation while repelling H 2 O diffusion to the active sites on the Ti 3 C 2 T x surface, thereby leading to an increased N 2 concentration and suppressed HER. As a result, an exceptionally high NH 3 yield rate of 33.5 µg h −1 mg −1 cat and Faradaic efficiency of 65.3% are obtained at −0.25 V versus reversible hydrogen electrode (RHE) in 0.1 m Na 2 SO 4 , outperforming those previously reported Ti 3 C 2 T x ‐derived electrocatalysts. This work provides a valuable strategy for the rational design of advanced electrocatalysts by manipulating active sites and local microenvironments for efficient electrocatalysis.
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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
1秒前
2秒前
3秒前
热心的代桃完成签到,获得积分10
3秒前
GS_lly发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
小古完成签到,获得积分10
5秒前
可爱的函函应助幸福的罡采纳,获得10
5秒前
chl发布了新的文献求助10
6秒前
xy完成签到,获得积分10
6秒前
优秀电源完成签到,获得积分10
7秒前
嘿哈驳回了慕青应助
7秒前
ly发布了新的文献求助10
8秒前
大气元彤完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
香蕉觅云应助林林采纳,获得10
9秒前
含蓄醉柳完成签到,获得积分10
9秒前
布丁完成签到,获得积分10
10秒前
小柠檬完成签到,获得积分20
10秒前
淡然善斓完成签到,获得积分10
12秒前
研友_kng1r8完成签到,获得积分10
13秒前
Mmrc完成签到,获得积分10
13秒前
15秒前
儒雅的如松完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
16秒前
大个应助fuyg采纳,获得10
16秒前
16秒前
FashionBoy应助Lala采纳,获得10
19秒前
123完成签到,获得积分10
19秒前
小超人完成签到 ,获得积分10
20秒前
VelesAlexei完成签到,获得积分10
21秒前
幸福的罡发布了新的文献求助10
21秒前
凉凉应助ergatoid采纳,获得10
21秒前
接accept完成签到 ,获得积分10
21秒前
正月的大雪完成签到,获得积分10
21秒前
冷艳的火龙果完成签到,获得积分10
21秒前
mengzhe完成签到,获得积分10
21秒前
汉堡包应助马绿旋采纳,获得10
22秒前
WuZY完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Social Research Methods (4th Edition) by Maggie Walter (2019) 2390
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 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 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4010081
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3550086
关于积分的说明 11304770
捐赠科研通 3284597
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1810722
邀请新用户注册赠送积分活动 886535
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 811451