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Cu@Co with Dilatation Strain for High‐Performance Electrocatalytic Reduction of Low‐Concentration Nitric Oxide

材料科学 催化作用 法拉第效率 解吸 氧化物 阴极 选择性催化还原 产量(工程) 氨生产 分析化学(期刊) 功率密度 吸附 电化学 无机化学 电极 物理化学 复合材料 化学 冶金 热力学 有机化学 功率(物理) 物理 生物化学 色谱法
作者
Ze Wu,Yujing Liu,Dongdong Wang,Yiqiong Zhang,Kaizhi Gu,Zejin He,Limin Liu,Hanwen Liu,Jincheng Fan,Chen Chen,Shuangyin Wang
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:36 (11) 被引量:27
标识
DOI:10.1002/adma.202309470
摘要

Abstract Electrocatalytic reduction of nitric oxide (NO) to ammonia (NH 3 ) is a clean and sustainable strategy to simultaneously remove NO and synthesize NH 3 . However, the conversion of low concentration NO to NH 3 is still a huge challenge. In this work, the dilatation strain between Cu and Co interface over Cu@Co catalyst is built up and investigated for electroreduction of low concentration NO (volume ratio of 1%) to NH 3 . The catalyst shows a high NH 3 yield of 627.20 µg h −1 cm −2 and a Faradaic efficiency of 76.54%. Through the combination of spherical aberration‐corrected transmission electron microscopy and geometric phase analyses, it shows that Co atoms occupy Cu lattice sites to form dilatation strain in the xy direction within Co region. Further density functional theory calculations and NO temperature‐programmed desorption (NO‐TPD) results show that the surface dilatation strain on Cu@Co is helpful to enhance the NO adsorption and reduce energy barrier of the rate‐determining step (*NO to *NOH), thereby accelerating the catalytic reaction. To simultaneously realize NO exhaust gas removal, NH 3 green synthesis, and electricity output, a Zn‐NO battery with Cu@Co cathode is assembled with a power density of 3.08 mW cm −2 and an NH 3 yield of 273.37 µg h −1 cm −2 .
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