源自电催化氮还原反应(NRR)的NH3有望满足食品生产的需求,并在不久的将来用作无碳液体能量载体。然而,在提高现有电催化剂的NH3产率和转化率方面仍然面临着重大挑战。
有鉴于此,中国科学院长春应用化学研究所董绍俊院士等人,通过简便的铁掺杂策略在0.50Fe-Bi2WO6催化剂上实现了超高的电催化NH3收率。
本文要点
1)Fe掺杂的Bi2WO6催化剂在−0.75 V (vs. RHE)处,于0.05 M H2SO4电解质中获得289 μg·h−1·mgcat−1的产氨速率,这远远超出已报道的Fe基和Bi基电催化剂的最佳性能,甚至优于单原子Ru催化剂的结果。
2)优异的NRR催化性能主要归因于:HER的有效抑制,Bi和Fe之间潜在的协同作用,以及Fe的掺杂加快了整体的电子转移速率和催化NRR反应动力学。
3)另外,所制备的Fe掺杂Bi2WO6电催化剂表现出持久的稳定性,连续电解32 h后电流密度提高了约2.3 mA·cm-2。
总之,该工作为进一步探索高性能的NRR电催化剂提供了新的视角。
参考文献:
Yongqin Liu et al. Achieving ultrahigh electrocatalytic NH3 yield rate on Fe-doped Bi2WO6 electrocatalyst. Nano Res., 2021.
DOI: 10.1007/s12274-020-3276-9
https://doi.org/10.1007/s12274-020-3276-9