Metal Doped Unconventional Phase IrNi Nanobranches: Tunable Electrochemical Nitrate Reduction Performance and Pollutants Upcycling

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作者
Yuecheng Xiong,Yunhao Wang,Chi Ching Tsang,Jingwen Zhou,Fengkun Hao,Fu Liu,Juan Wang,Shibo Xi,Jiong Zhao,Zhanxi Fan
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:58 (24): 10863-10873 被引量:3
标识
DOI:10.1021/acs.est.4c04014
摘要

Electrochemical nitrate reduction (NO3RR) provides a new option to abate nitrate contamination with a low carbon footprint. Restricted by competitive hydrogen evolution, achieving satisfied nitrate reduction performance in neutral media is still a challenge, especially for the regulation of this multielectron multiproton reaction. Herein, facile element doping is adopted to tune the catalytic behavior of IrNi alloy nanobranches with an unconventional hexagonal close-packed (hcp) phase toward NO3RR. In particular, the obtained hcp IrNiCu nanobranches favor the ammonia production and suppress byproduct formation in a neutral electrolyte indicated by in situ differential electrochemical mass spectrometry, with a high Faradaic efficiency (FE) of 85.6% and a large yield rate of 1253 μg cm–2 h–1 at −0.4 and −0.6 V (vs reversible hydrogen electrode (RHE)), respectively. In contrast, the resultant hcp IrNiCo nanobranches promote the formation of nitrite, with a peak FE of 33.1% at −0.1 V (vs RHE). Furthermore, a hybrid electrolysis cell consisting of NO3RR and formaldehyde oxidation is constructed, which are both catalyzed by hcp IrNiCu nanobranches. This electrolyzer exhibits lower overpotential and holds the potential to treat polluted air and wastewater simultaneously, shedding light on green chemical production based on contaminate degradation.
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