研究實現電催化一氧化氮高效合成氨
時間：2023-11-21 來源：中國科學報
近日，中國科學院大連化學物理研究所研究員肖建平團隊和研究員汪國雄團隊在電催化一氧化氮還原反應（eNORR）合成氨研究方面取得新進展，其在Cu6Sn5合金催化劑上實現了96.9%的氨法拉第效率和安培級電流密度。相關成果發表在《自然—能源》上。
電催化一氧化氮高效合成氨示意圖。大連化物所供圖
氨作為一種重要的化學物質，可用于肥料、炸藥和硝酸等的制備，還可作為燃料。eNORR合成氨相較于傳統的哈伯法，是一種更綠色更經濟的去中心化合成氨的策略。
本工作中，肖建平團隊基于自主開發的圖論和反應相圖分析算法，通過基于描述符的方法，初步篩選出了銅錫合金具有高eNORR合成氨活性。汪國雄團隊進一步合成了Cu6Sn5合金，并驗證了其具有安培級的合成氨活性。一氧化氮電催化實驗表明，Cu6Sn5催化劑比Cu和Sn具有更高的活性和選擇性，在更廣泛的電壓范圍內也表現出很高的合成氨選擇性，并且在大于600mAcm-2時，保持穩定運行135小時。電化學能壘計算表明，Cu6Sn5催化劑比Cu和Sn上生成氨的能壘更低，而且證明Cu6Sn5合金上各產物決速步能壘的大小關系和實驗測得產物FE分布趨勢相符。
合作團隊基于自主研發的堿性膜電解器件技術，在總電流為400A時，Cu6Sn5合金上一氧化氮電還原產氨速率達到2.5molh-1，展現出了應用潛力。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41560-023-01386-6
