Efficient Ammonia Electrosynthesis from Nitrate on Strained Ruthenium Nanoclusters

化学 电合成 纳米团簇 硝酸盐 催化作用 无机化学 激进的 电化学 氨生产 光化学 物理化学 有机化学 电极
作者
Jie Li,Guangming Zhan,J. Joshua Yang,Fengjiao Quan,Chengliang Mao,Yang Liu,Bo Wang,Fengcai Lei,Lejing Li,Alice W. M. Chan,Liangpang Xu,Yanbiao Shi,Yi Du,Weichang Hao,Po Keung Wong,Jianfang Wang,Shi Xue Dou,Lizhi Zhang,Jimmy C. Yu
出处
期刊:Journal of the American Chemical Society [American Chemical Society]
卷期号:142 (15): 7036-7046 被引量:679
标识
DOI:10.1021/jacs.0c00418
摘要

The limitations of the Haber-Bosch reaction, particularly high-temperature operation, have ignited new interests in low-temperature ammonia-synthesis scenarios. Ambient N2 electroreduction is a compelling alternative but is impeded by a low ammonia production rate (mostly <10 mmol gcat-1 h-1), a small partial current density (<1 mA cm-2), and a high-selectivity hydrogen-evolving side reaction. Herein, we report that room-temperature nitrate electroreduction catalyzed by strained ruthenium nanoclusters generates ammonia at a higher rate (5.56 mol gcat-1 h-1) than the Haber-Bosch process. The primary contributor to such performance is hydrogen radicals, which are generated by suppressing hydrogen-hydrogen dimerization during water splitting enabled by the tensile lattice strains. The radicals expedite nitrate-to-ammonia conversion by hydrogenating intermediates of the rate-limiting steps at lower kinetic barriers. The strained nanostructures can maintain nearly 100% ammonia-evolving selectivity at >120 mA cm-2 current densities for 100 h due to the robust subsurface Ru-O coordination. These findings highlight the potential of nitrate electroreduction in real-world, low-temperature ammonia synthesis.
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
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

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
李健应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
慕青应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
oceanao应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
bkagyin应助科研通管家采纳,获得10
1秒前
TiAmo完成签到 ,获得积分10
1秒前
jiang伟发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
羊羊完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
叮咚发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
清秀寻菱完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
啦啦应助jiang伟采纳,获得10
5秒前
超帅向雁发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
jia0完成签到,获得积分10
5秒前
李健应助恶恶么v采纳,获得10
6秒前
路其安完成签到,获得积分10
6秒前
PaulaD完成签到,获得积分10
6秒前
深情安青应助宝宝采纳,获得10
9秒前
9秒前
10秒前
思源应助JC采纳,获得10
10秒前
strong.quite发布了新的文献求助10
10秒前
慕剑身完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
青青子衿发布了新的文献求助10
12秒前
bin完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
超帅向雁完成签到,获得积分20
13秒前
溟夔蝶魅完成签到 ,获得积分10
14秒前
BallQ完成签到,获得积分10
14秒前
23完成签到,获得积分10
14秒前
cruise完成签到,获得积分10
15秒前
kk发布了新的文献求助10
15秒前
Ava应助叮咚采纳,获得10
15秒前
哎呦喂发布了新的文献求助20
16秒前
chali48发布了新的文献求助10
17秒前
高分求助中
Lire en communiste 1000
Ore genesis in the Zambian Copperbelt with particular reference to the northern sector of the Chambishi basin 800
Becoming: An Introduction to Jung's Concept of Individuation 600
中国氢能技术发展路线图研究 500
Communist propaganda: a fact book, 1957-1958 500
Briefe aus Shanghai 1946‒1952 (Dokumente eines Kulturschocks) 500
A new species of Coccus (Homoptera: Coccoidea) from Malawi 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 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 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3168308
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2819642
关于积分的说明 7927284
捐赠科研通 2479437
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1320927
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 632907
版权声明 602458