Un equipo de investigación dirigido por el Prof. Zhang Haimin de los Institutos Hefei de Ciencias Físicas de la Academia de Ciencias de China ha llevado a cabo un estudio sistemático sobre el mecanismo de regulación de los electrocatalizadores de fosfuro bimetálico de heteroestructura para mejorar el rendimiento de la reacción electroquímica de reducción de nitrato.
"El catalizador muestra un rendimiento diferente en la síntesis de amoníaco en diferentes reactores", dijo el Dr. Jin Meng, "así que probamos tres electrolizadores diferentes para mejorar el rendimiento de los electrocatalizadores".
La configuración del electrolizador afectará en gran medida el entorno de reacción local cerca del electrodo y luego afectará el rendimiento catalítico. Los investigadores eligieron tres electrolizadores diferentes para estudiar el mecanismo de regulación del rendimiento de los electrocatalizadores.
Los resultados se publicaron en Nano Research .
Anión nitrato (NO3 - ) es un contaminante importante en las aguas residuales industriales y en la producción agrícola. Reducción electrocatalítica de nitrato (NO3 RR) es una forma efectiva de resolver problemas ambientales y producir amoníaco verde (NH3 ). Sin embargo, el NO3 El proceso de RR es complejo, implica transferencia múltiple de electrones y protones, y adolece de una baja eficiencia de Faraday debido a la competencia de las reacciones de evolución de hidrógeno. Un NO3 electroquímico El reactor RR también es crucial para lograr una conversión de alta eficiencia de NO3 - a NH3 .
En este estudio, los investigadores sintetizaron una serie de electrocatalizadores bimetálicos de fosfuro de cobre y níquel en papel carbón comercial (CP) mediante un sencillo método hidrotermal en fase de vapor. El rendimiento electrocatalítico de estos catalizadores para NO3 La RR se evaluó por primera vez en una celda electrolítica tipo H. Los resultados mostraron que el Cu3 P-Ni2 P/CP-x podría formar heterointerfaces ricas, lo que mejoró la transferencia de electrones y mejoró el NO3 Eficiencia de RR.
Para comprender mejor la diferencia en NO3 Cinética RR de electrocatalizadores, los investigadores utilizaron una configuración de electrodo de disco giratorio para probar los parámetros cinéticos catalíticos correspondientes.
Además, ensamblaron el catalizador en el electrolizador del conjunto de electrodo de membrana (MEA), lo que demostró la actividad altamente eficiente y la durabilidad del NO3. RR a densidades de corriente industriales. La caracterización espectroscópica in situ, combinada con cálculos teóricos, reveló que la presencia de heterointerfaces regulaba eficazmente la adsorción del reactivo y que el mecanismo de reacción seguía una vía de hidrodesoxigenación secuencial.
Estos resultados contribuyen a una mejor comprensión del NO3 electrocatalítico. proceso RR y allanar el camino para el desarrollo de catalizadores eficientes y duraderos para la síntesis sostenible de amoníaco.
Más información: Meng Jin et al, Electrodo de membrana ensamblado con catalizador de heteroestructura Cu3P−Ni2P/CP para nitrato electrocatalítico de alta eficiencia para amoníaco, Nano Research (2024). DOI:10.1007/s12274-024-6474-z
Información de la revista: Nanoinvestigación
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
