Science >> Wetenschap >  >> Chemie

Studie verduidelijkt het regulatiemechanisme voor elektrokatalytische nitraatreductie

De elektrokatalytische NO3RR kinetische test en de opschaling ervan voor praktische toepassingen. Credit:JIN Meng

Een onderzoeksteam onder leiding van prof. Zhang Haimin van het Hefei Institute of Physical Science van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft een systematisch onderzoek uitgevoerd naar het regulatiemechanisme van bimetaalfosfide-elektrokatalysatoren met heterostructuur om de prestaties van de elektrochemische nitraatreductiereactie te verbeteren.



"De katalysator vertoont verschillende prestaties op het gebied van de ammoniaksynthese in verschillende reactoren", zei dr. Jin Meng, "dus hebben we drie verschillende elektrolyseapparaten geprobeerd om de prestaties van de elektrokatalysatoren te verbeteren."

De configuratie van de elektrolyseur zal een grote invloed hebben op de lokale reactieomgeving nabij de elektrode en vervolgens op de katalytische prestaties. De onderzoekers kozen drie verschillende elektrolyzers om het regulerende mechanisme van de prestaties van de elektrokatalysator te bestuderen.

De resultaten zijn gepubliceerd in Nano Research .

Nitraatanion (NO3 - ) is een aanzienlijke vervuiler in industrieel afvalwater en de landbouwproductie. Elektrokatalytische nitraatreductie (NO3 RR) is een effectieve manier om milieuproblemen op te lossen en groene ammoniak (NH3) te produceren ). Echter, de NEE3 Het RR-proces is complex en omvat de overdracht van meerdere elektronen en protonen, en lijdt aan een lage Faraday-efficiëntie als gevolg van concurrentie van waterstofevolutiereacties. Een elektrochemische NO3 De RR-reactor is ook cruciaal voor het bereiken van een hoogefficiënte conversie van NO3 - naar NH3 .

Theoretische berekeningen en in-situ spectroscopiekarakterisering richting NO3 RR. Credit:JIN Meng

In deze studie synthetiseerden de onderzoekers een reeks bimetaalkoper-nikkelfosfide-elektrokatalysatoren op commercieel carbonpapier (CP) met behulp van een gemakkelijke hydrothermische methode in de dampfase. De elektrokatalytische prestaties van deze katalysatoren voor NO3 RR werd voor het eerst geëvalueerd in een elektrolytische cel van het H-type. Uit de resultaten bleek dat de Cu3 P-Ni2 P/CP-x zou rijke heterointerfaces kunnen vormen, die de elektronenoverdracht verbeterden en de NO3 verbeterden RR-efficiëntie.

Om het verschil in NO3 verder te begrijpen RR-kinetiek van elektrokatalysatoren, gebruikten de onderzoekers een opstelling met roterende schijfelektroden om de overeenkomstige katalytische kinetische parameters te testen.

Bovendien hebben ze de katalysator in de membraan-elektrode-assemblage (MEA)-elektrolysator gemonteerd, wat de zeer efficiënte activiteit en duurzaamheid van NO3 aantoonde. RR bij industriële stroomdichtheden. In-situ spectroscopiekarakterisering, gecombineerd met theoretische berekeningen, onthulde dat de aanwezigheid van heterogrensvlakken de adsorptie van de reactanten effectief reguleerde, en dat het reactiemechanisme een sequentiële hydrodeoxygenatieroute volgde.

Deze resultaten dragen bij aan een beter begrip van de elektrokatalytische NO3 RR-proces en effenen de weg voor de ontwikkeling van efficiënte en duurzame katalysatoren voor duurzame ammoniaksynthese.

Meer informatie: Meng Jin et al, Heterostructure Cu3P−Ni2P/CP-katalysator-geassembleerde membraanelektrode voor hoogrenderende elektrokatalytische nitraat tot ammoniak, Nano Research (2024). DOI:10.1007/s12274-024-6474-z

Journaalinformatie: Nano-onderzoek

Aangeboden door de Chinese Academie van Wetenschappen




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Veel dierenartsen praten niet graag over dikke katten
  2. Soorten redeneringen in Geometry
  3. Dodelijke vogelgriep keert eerder terug naar Midwest dan verwacht
  4. Hoe beïnvloedt fosforylering de eiwitactiviteit?
  5. De rol van oxytocinen in relaties tussen mensen kan worden gedeeld met andere primaten
  6. Wetenschappers voltooien conserveringspuzzel, begrip van het leven op aarde vormen
  7. Hebben menselijke embryo's en kanker dezelfde startlont?
  8. Wat is positieve psychologie?
  9. Westerse steden proberen te voorkomen dat hongerige beren ravage aanrichten

Wetenschap