【海川科技前沿】大连化物所实现高活性高稳定性硝酸盐电催化还原合成氨

请登录后再浏览全文--2025年1月，大连化物所催化基础国家重点实验室碳基资源电催化转化研究组（523组）在电化学合成氨方面取得新进展，发展了一种一体化的无定形/晶型双相铜泡沫电极，并通过稳定催化剂中亚稳态的无定形结构，实现了安培级电流密度下长期稳定的硝酸盐电催化还原合成氨。 工业上合成氨通常采用哈伯-博施（Haber-Bosch）工艺，在高温（400℃至500℃）和高压（10 MPa至30MPa）下将氮气和氢气转化为氨（NH3），该过程约消耗全球1%至2%的能源，排放的二氧化碳约占全球1%。硝酸盐电催化还原反应（NO3−RR）利用可再生电能，将废水中的NO3−污染物转化为氨，是温和条件下合成氨的一条重要途径。NO3−还原生成NH3涉及多步质子电子转移过程，动力学速率缓慢，同时面临着竞争性析氢反应和亚硝酸盐副产物的生成。因此，亟需发展高活性、高选择性和高稳定性的NO3−RR合成氨催化剂。 本工作中，团队通过空气焙烧处理商品泡沫铜，制备出一种具有稳定无定形/晶型双相结构的一体化泡沫铜电极（a/c-Cu），实现了长期稳定高效的NO3−RR合成氨。在膜电极电解器的电压仅为2.6V时，NH3分电流密度达到3.33A/cm2，NH3生成速率达到15.5mmol/h/cm2。在1.5A/cm2的高电流密度下，a/c-Cu电极稳定运行300小时 ...-登录查看全文

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请登录后再浏览全文--该研究制备了稳定的无定形/晶型双相Cu电极，在碱性MEA电解槽中表现出卓越的NO3⁻RR活性以及稳定性。得益于双相结构中无定形铜畴区（amorphous Cu domain），能够优化含氮中间体的吸附和促进水解离生成活性氢物种，从而显著提升NO3⁻RR电解性能。-登录查看全文

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