Sulfur vacancy MoS2 for electrocatalytic reduction of nitrate to ammonia with enhanced selectivity

硝酸盐 催化作用 硫黄 化学 氨生产 无机化学 电化学 空位缺陷 法拉第效率 产量(工程) 热液循环 化学工程 材料科学 有机化学 冶金 物理化学 结晶学 工程类 电极
作者
Jiali Wang,Zijun Sun,Yaru Li,Lijun Guo,Yunfang Wang,Caimei Fan,Yawen Wang,Rui Li,Xiaochao Zhang,Feifei Li,Zhuobin Yu,Jianxin Liu
出处
期刊:Journal of Alloys and Compounds [Elsevier]
卷期号:955: 170199-170199 被引量:11
标识
DOI:10.1016/j.jallcom.2023.170199
摘要

As an important raw material, ammonia consumes a significant amount of the world’s energy. The electrocatalytic reduction of nitrate to ammonia provides a new way to generate NH3 from waste water under benign conditions. However, NO3− conversion toward N2 and H2 evolution reaction (HER) competition limit the development of nitrate reduction to ammonia. In this study, we synthesized MoS2 with sulfur vacancies (SVs) using a one-step hydrothermal method, and we used the SVs to utilize the H* from the side reaction HER and accelerate the process of *N to NH3. MoS2 with SVs exhibits higher ammonia synthesis performance and faradaic efficiency (FE) than that of MoS2, with ammonia yield enhancing from 76.67 μg h−1 mgcat.−1 to 111.33 μg h−1 mgcat.−1 and FE expanding from 44.62 % to 78.04 % at − 0.6 V vs. RHE at ambient conditions. Calculations using density functional theory discovered that the presence of SVs effectively lowered the energy barrier in the potential-determining step for nitrate reduction, and H* couples with nearby *N at Mo sites promote activity. This research enhances our knowledge of how to handle the content of MoS2 with SVs when preparing monolayered MoS2 with special catalytic properties.
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