Un gruppo di ricerca guidato dal Prof. Zhang Haimin dell'Istituto di scienze fisiche Hefei dell'Accademia cinese delle scienze ha condotto uno studio sistematico sul meccanismo di regolazione degli elettrocatalizzatori di fosfuro bimetallico eterostruttura per migliorare le prestazioni della reazione elettrochimica di riduzione dei nitrati.
"Il catalizzatore mostra prestazioni diverse nella sintesi dell'ammoniaca in diversi reattori", ha affermato il dottor Jin Meng, "quindi abbiamo provato tre diversi elettrolizzatori per migliorare le prestazioni degli elettrocatalizzatori."
La configurazione dell'elettrolizzatore influenzerà notevolmente l'ambiente di reazione locale vicino all'elettrodo e quindi influenzerà le prestazioni catalitiche, i ricercatori hanno scelto tre diversi elettrolizzatori per studiare il meccanismo di regolazione delle prestazioni degli elettrocatalizzatori.
I risultati sono stati pubblicati su Nano Research .
Anione nitrato (NO3 - ) costituisce un inquinante significativo nelle acque reflue industriali e nella produzione agricola. Riduzione elettrocatalitica dei nitrati (NO3 RR) è un modo efficace per risolvere i problemi ambientali e produrre ammoniaca verde (NH3 ). Tuttavia, il NO3 Il processo RR è complesso, coinvolge trasferimenti multipli di elettroni e protoni e soffre di una bassa efficienza di Faraday a causa della concorrenza delle reazioni di evoluzione dell'idrogeno. Un NO3 elettrochimico Il reattore RR è fondamentale anche per ottenere una conversione ad alta efficienza di NO3 - a NH3 .
In questo studio, i ricercatori hanno sintetizzato una serie di elettrocatalizzatori bimetallici di fosfuro di rame-nichel su carta carbone commerciale (CP) mediante un facile metodo idrotermale in fase vapore. Le prestazioni elettrocatalitiche di questi catalizzatori per NO3 L'RR è stato valutato per la prima volta in una cella elettrolitica di tipo H. I risultati hanno mostrato che il Cu3 P-Ni2 P/CP-x potrebbe formare ricche eterointerfacce, che migliorano il trasferimento di elettroni e migliorano il NO3 Efficienza RR.
Per comprendere ulteriormente la differenza in NO3 RR degli elettrocatalizzatori, i ricercatori hanno utilizzato una configurazione di elettrodi a disco rotante per testare i corrispondenti parametri cinetici catalitici.
Inoltre, hanno assemblato il catalizzatore nell'elettrolizzatore MEA (membrana-elettrodo-assemblaggio), che ha dimostrato l'attività altamente efficiente e la durata per NO3 RR a densità di corrente industriale. La caratterizzazione spettroscopica in situ, combinata con calcoli teorici, ha rivelato che la presenza di eterointerfacce regolava efficacemente l'adsorbimento dei reagenti e che il meccanismo di reazione seguiva un percorso sequenziale di idrodeossigenazione.
Questi risultati contribuiscono ad una migliore comprensione del NO3 elettrocatalitico processo RR e aprire la strada allo sviluppo di catalizzatori efficienti e durevoli per la sintesi sostenibile dell'ammoniaca.
Ulteriori informazioni: Meng Jin et al, Elettrodo a membrana assemblato con catalizzatore eterostruttura Cu3P−Ni2P/CP per nitrato elettrocatalitico ad alta efficienza in ammoniaca, Nano Research (2024). DOI:10.1007/s12274-024-6474-z
Informazioni sul giornale: Ricerca sulla nanotecnologia
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
