电子科技大学孙旭平团队:FeP纳米阵列电催化一氧化氮还原合成氨

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背景介绍


一氧化氮(NO)是一种对自然环境和动植物健康极其有害的大气污染物。选择性催化还原是目前最常见的去除NO的技术,然而其运行成本高且存在二次污染。以可持续的方式减缓NO污染物浓度的持续上升成为本世纪最紧迫的问题之一。电催化NO还原转化为有用的氨(NH3)为实现经济环保的NO减排和NH3生产提供了一条有吸引力的环保的新途径。但其转化效率受到析氢反应的激烈竞争和较高的NO活化能垒的挑战。因此,探索具有NO还原高活性的催化材料及探究在相关表面上的反应机制是非常必要的。


研究方法


以生长在柔性碳布上的磷化铁纳米阵列(FeP/CC)作为高活性且稳定的电化学一氧化氮还原催化剂。利用FeP/CC直接作为电池电极演示了锌-一氧化氮电池系统,该电池具有同时合成氨和对外供电的功能。通过理论计算进一步探讨了FeP催化一氧化氮还原到氨机理。


成果简介


电子科技大学孙旭平团队报道了一种原位生长在碳布上的FeP纳米棒阵列(FeP/CC)作为一种高效的一氧化氮还原制氨电催化剂。在H型电解池中,改催化剂在电位窗内电流密度较大,起始电位较小,为−0.014 V。此外,该自支撑FeP/CC具有良好的合成氨性能:法拉第效率为88.73%,氨产率为84.53 μmol·h–1·cm–2。同时,FeP/CC在长时间的电解合成氨测试中具有优良的稳定性。理论计算进一步表明,FeP (202)表面具有较高的催化活性,对于催化*NH2到*NH3加氢的决速步骤的ΔG仅为0.22 eV。该工作不仅研究了磷化铁电催化还原一氧化氮合成氨的活性和机理,也为温和条件下设计基于磷化物的一氧化氮还原催化剂提供了新思路。


作者简介


孙旭平,博士,教授,博士生导师,电子科技大学基础与前沿研究院。2006年毕业于中国科学院长春应用化学研究所,获博士学位。2006-2009年期间先后在康斯坦茨大学、多伦多大学和普渡大学从事博士后研究工作,2010年1月加入长春应化所,2015年11月到四川大学工作,2018年4月加入电子科技大学。获中科院院长优秀奖(2004)、中科院优秀博士学位论文(2007)、全国百篇优秀博士学位论文(2008)、中科院优秀导师奖(2015);入选英国皇家化学会高被引作者(2017 & 2018)、化学领域中国高被引学者(2018)及化学和材料领域全球高被引科学家(2018-2020)。入选英国皇家化学会会士(2020)。发表论文500余篇,总引用次数50000余次,H指数124。研究主要集中于功能纳米材料结构的合理设计,并将其应用于电化学中的能量转换与储存、传感与环境。)


文章信息


Jie Liang, Qiang Zhou, Ting Mou, Hongyu Chen, Luchao Yue, Yongsong Luo, Qian Liu, Mohamed S. Hamdy, Abdulmohsen Ali Alshehri, Feng Gong& Xuping Sun*. FeP nanorod array: A high-efficiency catalyst for electroreduction of NO to NH3 under ambient conditions. Nano Research https://doi.org/10.1007/s12274-022-4174-0.


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