電化學(xué)CO2還原(CO2RR)為增值化學(xué)品被認(rèn)為是解決全球變暖問(wèn)題的有效方法。然而，CO2中微量的一氧化氮(NO)(約0.8%)大大降低了其轉(zhuǎn)化效率。因此，脫除NO實(shí)現(xiàn)CO2電還原高效率的必要前提。
近日，中科院大連化物所肖建平課題組利用反應(yīng)相圖分析了不同催化劑上反應(yīng)機(jī)理的演變，研究了Pd和Cu催化劑上的電位/pH效應(yīng)。根據(jù)相圖和理論計(jì)算，研究人員發(fā)現(xiàn)eNORR的低N2選擇性來(lái)源于兩個(gè)方面：一方面，從能量角度來(lái)看，所有過(guò)渡金屬催化劑的表面反應(yīng)性對(duì)N2的生成都是非常不利的。首先，過(guò)渡金屬表面始終與N2OH*結(jié)合過(guò)弱，抑制了N2O*質(zhì)子化；其次，O*和OH*之間的標(biāo)度關(guān)系使得強(qiáng)反應(yīng)過(guò)渡金屬表面上的活性中心受到O*/OH*的毒害，或者使得N2O*在弱吸附的金屬表面上很難解離。因此，這兩種性質(zhì)協(xié)同作用使所有過(guò)渡金屬具有高的N2O選擇性。另一方面，通過(guò)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件，如電位、pH和NO壓力，可以稍微提高N2的選擇性，但不足以超過(guò)N2O或NH3。總的來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論結(jié)果的比較表明，反應(yīng)相圖可以很好地描述各種產(chǎn)物的活性變化趨勢(shì)，并且對(duì)eNORR中低N2選擇性的認(rèn)識(shí)可以為今后的催化劑設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。更為重要的是，氨生產(chǎn)的異?；钚詾榻⒎聪蛉斯さh(huán)提供了一條可行的途徑，這種循環(huán)可以在具有可持續(xù)電力的分散式氨合成中發(fā)揮關(guān)鍵作用。Steering from Electrochemical Denitrification to Ammonia Synthesis. Nature Communication, 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-35785-w
