Electrochemistry-Assisted Photoelectrochemical Reduction of Nitrogen to Ammonia

电化学 氨生产 化学 产量(工程) 光电阴极 阴极 无机化学 分解水 纳米技术 氧化还原 氮气 电极 材料科学 催化作用 光催化 有机化学 物理 物理化学 量子力学 冶金 电子
作者
Jianyun Zheng,Yanhong Lyu,Jean‐Pierre Veder,Bernt Johannessen,Ruilun Wang,Roland De Marco,Aibin Huang,San Ping Jiang,Shuangyin Wang
出处
期刊:Journal of Physical Chemistry C [American Chemical Society]
卷期号:125 (42): 23041-23049 被引量:25
标识
DOI:10.1021/acs.jpcc.1c07278
摘要

Ammonia (NH3) is a basic chemical feedstock for the production of fertilizers and pharmaceuticals, and it emerges as a new hydrogen energy carrier for renewable energy sources such as solar and wind power. A photoelectrochemical nitrogen reduction reaction (PEC NRR) under mild operating conditions represents a potentially green and convenient approach for the synthesis of NH3. However, a generally applicable PEC NRR featuring a high NH3 yield and a satisfactory conversion efficiency remains elusive. Herein, we report on a simple and effective electrochemistry-assisted strategy to enhance the PEC fixation of N2 to NH3. Using this strategy, we harness a steel-based cathode-assisted Au/SiO2/Si photocathode to seamlessly combine two critical reaction steps—N2 activation and hydrogenation—to realize an NH3 yield rate of 22.0 μg·cm–2·h–1 and a faradic efficiency of 23.7% at −0.2 V versus a reversible hydrogen electrode under one sun illumination. We also provide an accessible reaction setup to avoid the disturbance of a contamination by air, human breath, and N2 stream, leading to a reliable production of NH3 by the PEC NRR. An operando characterization and a theoretical calculation uncover the active sites and reaction mechanism of the whole system for an electrochemistry-assisted PEC NRR. This work demonstrates the capability of an electrochemistry-assisted excitation in PEC NRR, and it introduces a new design concept for addressing pertinent challenges in photoelectrochemical and other chemical fields.
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
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

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
尔尔完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
Nium完成签到,获得积分10
1秒前
abcc1234发布了新的文献求助10
2秒前
通天塔发布了新的文献求助10
2秒前
Akim应助活泼的牛排采纳,获得10
2秒前
3秒前
3秒前
打老虎完成签到,获得积分10
3秒前
音悦台完成签到,获得积分10
3秒前
plant完成签到,获得积分10
5秒前
鲜艳的熊猫完成签到,获得积分10
5秒前
幸福的乾发布了新的文献求助10
5秒前
文艺新儿发布了新的文献求助10
5秒前
6秒前
6秒前
1111完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
好学的猪完成签到,获得积分10
7秒前
277发布了新的文献求助10
8秒前
xuzj应助163采纳,获得10
9秒前
qin完成签到 ,获得积分10
9秒前
可耐的问凝完成签到,获得积分10
9秒前
书晗发布了新的文献求助20
10秒前
lin发布了新的文献求助10
10秒前
跳跃鱼完成签到,获得积分10
10秒前
磨人的老妖精完成签到,获得积分10
11秒前
11秒前
GeniusC完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
12秒前
FashionBoy应助咖可乐采纳,获得10
13秒前
CR7应助淳于越泽采纳,获得20
13秒前
victory_liu发布了新的文献求助10
13秒前
亦清完成签到,获得积分10
13秒前
付艳完成签到,获得积分10
14秒前
梦醒完成签到,获得积分10
14秒前
NexusExplorer应助123采纳,获得10
15秒前
喜悦山柳完成签到,获得积分10
15秒前
专一的傲白完成签到 ,获得积分10
15秒前
高分求助中
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
‘Unruly’ Children: Historical Fieldnotes and Learning Morality in a Taiwan Village (New Departures in Anthropology) 400
Indomethacinのヒトにおける経皮吸収 400
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 330
Aktuelle Entwicklungen in der linguistischen Forschung 300
Current Perspectives on Generative SLA - Processing, Influence, and Interfaces 300
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 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 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3986586
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3529069
关于积分的说明 11242999
捐赠科研通 3267514
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1803784
邀请新用户注册赠送积分活动 881175
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 808582