Incorporating Pd into Cu‐Coordinated Metal‐Organic Frameworks to Promote N2 Electrochemical Reduction into Ammonia

法拉第效率 催化作用 电化学 金属有机骨架 氧化还原 氮气 无机化学 金属 氨生产 密度泛函理论 化学 可逆氢电极 有机化学 计算化学 电极 物理化学 吸附 参比电极
作者
Hao Huang,Qiaoxi Liu,Qingpeng Cheng,Maolin Zhang,Jialei Liu
出处
期刊:Chemcatchem [Wiley]
卷期号:14 (24) 被引量:2
标识
DOI:10.1002/cctc.202201114
摘要

Abstract Fixation nitrogen using renewable energy has attracted much attention recently. However, the performance is limited by the competing hydrogen evolution reaction (HER) and the difficulty in activating N 2 . Here, an attractive strategy was proposed to enhance the electrochemical nitrogen reduction reaction (NRR) activity by introducing Pd into the HKUST‐1 framework. After thermal treatment, the obtained Pd/HKUST‐1 (250 °C) catalyst exhibited an ammonia production rate of 42.0 mg/g cat ⋅ h at −0.4 V vs. RHE with Faradaic efficiency of 4.6 %. The ammonia production reached as high as 415 mg/g cat in a 10‐hours stability test. With the assistance of density functional theory (DFT) calculations, the incorporated Pd was revealed to have the unique property to react with adsorbed H (H ad ) atom from HER and form α‐PdH species. Compared with other metals such as Ag, Au, and Pt, the in situ formed α‐PdH species could reduce the energy barrier of the rate‐limiting *N 2 H step, resulting in an enhanced NRR activity.

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