近日，國際能源頂級期刊《Nano Energy》(IF= 15.548)發表了
廣州大學彭峰教授團隊最新研究成果。
氨(NH3)不僅是生產各種肥料的原料，而且廣泛應用於含氮化合物的生產。由於液氨含氫17.6%，比液氫更容易運輸和儲存，因此NH3有望成為一種高能量密度的無碳能源載體，本質上減少了二氧化碳排放量。目前，合成氨工業仍是傳統的Haber-Bosch反應。高溫(350-550℃)、高壓(150-350 atm)的生產條件將消耗大量化石能源。並且，每產生1噸NH3就會排放約1.9噸的CO2，這大大增加了CO2的排放，不利於可持續發展。因此，開發一種更溫和、更環保的合成NH3的方法勢在必行。電化學氮還原反應(ENRR)合成氨目前受到廣泛的關注，然而，在高電勢下，析氫反應(HER)是不可避免的，這使ENRR的法拉第效率(FE)低於預期。因此，開發高效的催化劑降低ENRR的過電位並且抑制HER是當前研究的重點。
彭峰教授團隊受生物固氮酶活性位點(Mo-Fe)的啟發，研究合成了用於ENRR的鉬鐵碳化物(Mo3Fe3C)電催化劑，該催化劑在電化學氮還原反應中，氨產率為72.5 μmol h-1 gcat.-1，穩定性好，10 h生產氨的平均法拉第效率為28.2%；理論計算表明，Mo-Fe協同作用可以有效活化N2分子，降低ENRR過程中形成*N2H所需的能量，促進了N2的電化學還原；該研究創新性地採用傅里葉變換交流伏安法(FTACV)來表徵ENRR過程中的電子轉移，這是一種快速、靈敏、有效的評價催化劑ENRR性能的方法。本研究為設計與評價高活性、高選擇性的ENRR催化劑提供了新的思路和方法。彭峰教授為該論文的通訊作者，廣州大學為論文唯一通訊單位。
來源 廣州大學化學化工學院
論文鏈接：
https://sciencedirect.xilesou.top/science/article/pii/S2211285519310882
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