南通大学王艳青团队AEM: BO₂⁻诱导效应协同非均相支化结构实现NO₃RR的卓越性能

主要观点总结

本文报道了一种高效硝酸盐还原制氨催化剂，该催化剂通过BO2-阴离子诱导效应和异质分支结构驱动的质量传输增强策略制备，实现了高氨生成速率和法拉第效率。通过3D打印技术制备的空心仿生海胆结构显著改善了催化过程中的质量传输动力学。该催化剂在高电流密度下表现出良好的性能，为设计高性能节能型NO3RR催化剂提供了新的思路。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

传统 Haber-Bosch 过程在合成氨时需要在高温高压下进行，而电化学合成氨具有温和的反应条件、环保和节能的特点。然而，现有的氮还原反应法存在效率低等问题。因此，研究人员提出使用硝酸盐还原反应替代氮还原反应，通过破坏较低结合能的N═O键，有望实现更高的法拉第效率和氨生成速率。

关键观点2: 研究亮点

1. 首次结合BO2-阴离子诱导效应和异质分支结构驱动的质量传输增强策略，制备高性能的NO3RR催化剂。2. BO2-阴离子的引入提高了催化剂的导电性和反应动力学。3. 制备了三维空心仿生海胆晶格结构催化剂，自驱动产生差异化的微对流区，显著改善催化过程。4. 催化剂在高电流密度下表现出优异的氨生成速率和法拉第效率，达到先进水平。

关键观点3: 催化剂性能

氨生成速率为6.27 mmol·h-1·cm-2，法拉第效率为98.7%，在1500 mA·cm-2超高电流下100小时内性能仅有轻微下降。

关键观点4: 研究意义

该研究为设计高性能、节能型NO3RR催化剂提供了新的思路，有望推动电化学合成氨领域的发展。

免责声明