氨(NH3)作为肥料和平凡无机物消费中最紧张的产业凯发品，由于其较高的氢密度(4.3 kW h kg-1)和较低的液化压力，比年来被以为是一种高效的动力载体。到现在为止，NH3次要经过哈伯-博施工艺在十分苛刻的条件下(即200 bar/450-500°C)消费，每年斲丧环球1%的动力。但是，NH3产率较低，反应了N2/H2到NH3的倒霉的凯发均衡。
为了促进低能耗消费，在较平和的条件下更高效、绿色地分解NH3黑白常必要的。基于此，河北产业大学金朋、苏州大学李晓虹和冯莱(配合通讯)等人制备了由多晶铱铜(Ir&Cu)和非晶Cu2O构成的纳米球催化剂(CuxIryOz NS)用于高效的硝酸盐复原反响(NITRR)制氨。为了评价Cu0.86Ir0.14Oz NS的电催化功能，利用1 M KOH和0.1 M KNO3作为电解液举行测试。在没有KNO3的电解质中，Cu0.86Ir0.14Oz NS及其相似物(即Cu0.68Ir0.32Oz和Cu0.91Ir0.09Oz)均表现出≈0 VRHE的肇始电位，而且在电位比0 VRHE更负的状况下有分明的电流。当电解质中参加0.1 M的KNO3时，催化剂的肇始电位产生正移(Eonset=0.236~0.256 VRHE)，以及在0-0.1 VRHE的电位范畴内有相称大的电流，此中HER电流简直可以疏忽不计，这标明由于KNO3的存在，次要产生NITRR。遭到上述NITRR在低电位下的精良功能的启示，进一步研讨了Cu0.86Ir0.14Oz对碱性肼氧化(HzOR)的催化功能。该催化剂在1 M KOH和0.5 M N2H4中，在0.16 VRHE时的电流密度为100 mA cm-2，与现在报道的开始进的HzOR催化剂相称。相比之下，氧化催化剂(即Ox-Cu0.86Ir0.14Oz)在无N2H4的1 M KOH中以更高的电势1.69 VRHE到达100 mA cm-2，标明对碱性析氧反响(OER)具有中等活性。因而，本文构建了Cu0.86Ir0.14Oz构成的电解槽(Cu0.86Ir0.14Oz(NITRR)||Cu0.86Ir0.14Oz(HzOR))。在电池电压为1.0 V时，电解槽可以到达凌驾40 mA cm-2的电流密度。别的，Cu0.86Ir0.14Oz||Cu0.86Ir0.14Oz的NITRR/HzOR电解槽可以完成高达87%的动力服从，比NITRR/OER电解槽(12%)高7.3倍。这种功能凌驾了近来报道的NH3消费电解槽。为了深化了解Cu0.86Ir0.14Oz催化剂精良活性的机理，举行了一系列密度泛函实际(DFT)盘算。盘算发明Ir&Cu/Cu2O上的一切电子转移步调都是放热的，△G乃至低于Cu/Cu2O的盘算值。这一后果标明，与Cu/Cu2O相比，Ir&Cu/Cu2O可以在较低的电位下产生NITRR，这与实行后果相符合。异样值得留意的是，NO3-更偏向于吸附Ir/Cu双位点而不是Ir&Cu/Cu2O的Cu/Cu位点，这标明Ir原子与Cu原子协同作为NITRR的活性位点，这不但有利于NO3-的吸附，也有利于*NOx的脱氧和*N的氢化。但是，NH3从两种催化剂的脱附是吸热的，这阐明在硝酸盐浓度较高的条件下，活性位点规复较慢，发生的*NH3较多。别的，Ir&Cu/Cu2O的H吸附的吉布斯自在能(△G*H，-0.23 eV)绝对于Cu/Cu2O的△G*H(0.64 eV)更靠近于零，标明Ir&Cu/Cu2O对H的吸附/脱附更有利。Ir&Cu/Cu2O开释(1/2)H2是吸热的，这招致H2的构成遭到克制，从而为NITRR提供了质子。本事情为构建低电压、高服从的NITRR/HzOR双功效电催化剂提供了新的途径。Hierarchical Nanospheres with Polycrystalline Ir&Cu and Amorphous Cu2O toward Energy-Efficient Nitrate Electrolysis to Ammonia, Small, 2023, DOI: 10.1002/smll.202206966.https://doi.org/10.1002/smll.202206966.
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