Manipulating Superexchange Interaction of Ru–O–Fe Sites for Enhanced Electrocatalytic Nitrate-to-Ammonia Selectivity

超级交换 化学 选择性 催化作用 无机化学 电子转移 电化学 硝酸盐 硒化物 自旋态 光化学 离子 物理化学 电极 有机化学
作者
Mengyang Xia,Chao Zhao,Hang Xiao,Wei Liu,Yang Li,He Li,Honghui Ou,Guidong Yang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:14 (16): 12152-12162 被引量:14
标识
DOI:10.1021/acscatal.4c02698
摘要

Fe-based catalysts are promising for electrochemical nitrate reduction, but their selectivity is limited by the multielectron/proton transfer reaction steps. Here, we propose optimizing the eg-orbital electron occupancy by regulating the superexchange interaction of the Fe site to improve the NH3 production performance. Our experimental and theoretical prediction results confirmed that Ru–O–Fe sites in double perovskite iron oxides (LaFe0.9Ru0.1O3) have more significant superexchange interactions, mainly manifested by O-anion-mediated electron transfer from Ru to Fe cations. Ru alters Fe's spin configuration through Ru–O–Fe orbital hybridization, transitioning from a high-spin (HS, eg ≈ 2) to an intermediate-spin state (eg ≈ 1). This transition promotes NO3– adsorption and lowers the hydrogenation energy barrier of the *NO intermediate. Consequently, LaFe0.9Ru0.1O3 could efficiently convert NO3– to NH3, achieving rates of 0.75 mmol·h–1·cm–2 with a Faraday efficiency of 98.5%. Remarkably, the NH3 selectivity was as high as 90.7%, which represents almost the best catalyst to date.
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
肖宇发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
滚开872发布了新的文献求助20
1秒前
Noah完成签到,获得积分10
1秒前
寻道图强应助kyf采纳,获得80
1秒前
2秒前
烂柯人完成签到,获得积分20
3秒前
希望天下0贩的0应助xiao采纳,获得30
5秒前
6秒前
6秒前
7秒前
zxy发布了新的文献求助10
8秒前
肖宇完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
淡淡蘑菇发布了新的文献求助10
9秒前
jingfortune发布了新的文献求助10
13秒前
彩虹捕手发布了新的文献求助10
13秒前
yimiyangguang发布了新的文献求助10
14秒前
WWH完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
勇敢的蝙蝠侠完成签到 ,获得积分10
17秒前
18秒前
19秒前
20秒前
21秒前
23秒前
24秒前
殇愈完成签到,获得积分10
24秒前
陈一会发布了新的文献求助10
24秒前
yang1111完成签到 ,获得积分10
25秒前
nini发布了新的文献求助10
25秒前
socncc发布了新的文献求助10
26秒前
椛鈊发布了新的文献求助10
27秒前
xiaolin发布了新的文献求助10
27秒前
JM发布了新的文献求助10
27秒前
27秒前
27秒前
28秒前
星辰大海应助唠叨的以冬采纳,获得10
29秒前
xubcay完成签到,获得积分10
29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
Comprehensive Methanol Science: Production, Applications, and Emerging Technologies 4000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 2000
Comprehensive Methanol Science: Production, Applications, and Emerging Technologies Volume 2: Methanol Production from Fossil Fuels and Renewable Resources 1000
Comprehensive Methanol Science: Production, Applications, and Emerging Technologies Volume 1: Methanol Characteristics and Environmental Challenges in Direct Methane Conversion 1000
The Social Psychology of Citizenship 1000
Research for Social Workers 1000
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5918847
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 6888075
关于积分的说明 15808289
捐赠科研通 5045242
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2715138
邀请新用户注册赠送积分活动 1667974
关于科研通互助平台的介绍 1606138