Tailored p‐Orbital Delocalization by Diatomic Pt‐Ce Induced Interlayer Spacing Engineering for Highly‐Efficient Ammonia Electrosynthesis

电合成 材料科学 离域电子 双原子分子 拉曼光谱 催化作用 产量(工程) 法拉第效率 氨生产 纳米技术 物理化学 电化学 物理 有机化学 分子 复合材料 化学 电极 光学
作者
Dong Chen,Shaoce Zhang,Di Yin,Wanpeng Li,Xiuming Bu,Quan Quan,Zhengxun Lai,Wei Wang,You Meng,Chuntai Liu,SenPo Yip,Fu‐Rong Chen,Chunyi Zhi,Johnny C. Ho
出处
期刊:Advanced Energy Materials [Wiley]
卷期号:13 (6) 被引量:36
标识
DOI:10.1002/aenm.202203201
摘要

Abstract Electrochemical nitrate reduction to ammonia (eNO 3 RR) is a green and appealing method for ammonia synthesis, but is hindered by the multistep chemical reaction and competitive hydrogen generation. Herein, the synthesis of 2D SnS nanosheets with tailored interlayer spacing is reported, including both expansion and compression, through the active diatomic Pt‐Ce pairs. Taking together the experimental results, in situ Raman spectra, and DFT calculations, it is found that the compressed interlayer spacing can tune the electron density of localized p‐orbital in Sn into its delocalized states, thus enhancing the chemical affinity towards NO 3 − and NO 2 − but inhibiting hydrogen generation simultaneously. This phenomenon significantly facilitates the rate‐determining step (*NO 3 →*NO 2 ) in eNO 3 RR, and realizes an excellent Faradaic efficiency (94.12%) and yield rate (0.3056 mmol cm −2 h −1 ) for NH 3 at −0.5 V versus RHE. This work provides a powerful strategy for tailoring flexible interlayer spacing of 2D materials and opens a new avenue for constructing high‐performance catalysts for ammonia synthesis.
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