从酸盐中电合成氨,使用自我激活的碳纤维纸张
Sai Zhang1, Mengheng Dou2, Mengdi Liu1
1Department of Materials Science and State Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers, Fudan University, Shanghai 200433, P.R. China.
Inorganic chemistry
|July 19, 2024
概括
商业碳纤维纸,通常是惰性的,在酸盐废物电还原过程中激活到氨. 这一突破为生产氨的可持续途径提供了高效率和新型活性催化场所.
科学领域:
- 电化学 电化学 电化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 环境化学环境化学
背景情况:
- 电化学酸盐降解为氨 (NO3RR) 对于循环管理至关重要.
- 现有的催化剂主要以金属为基础,限制了更广泛的应用.
- 碳材料通常被认为是电化学惰性电流收集器.
研究的目的:
- 为了研究商业碳纤维纸的电化学激活,用于酸盐废物再循环.
- 确定对碳材料上的NO3RR负责的活性部位和机制.
- 从酸盐废物中生产有价值的氨的可持续方法.
主要方法:
- 在工业电流密度下进行电化学酸盐减少实验.
- 在现场表征和理论计算 (DFT) 以确定活跃地点.
- 合NO3RR与空气剥离,用于产品分离和净化.
主要成果:
- 活性碳纤维纸实现了87.39%的NH3法拉代效率在300 mA cm-2下90小时.
- NH3的生产率达到了1.22 mmol cm-2 h-1.
- 在现场形成的C-O-C氧功能组被确定为活性位点,降低能量障碍并增强动力学.
结论:
- 商业碳纤维纸可以激活,以有效的电化学酸盐转化为氨.
- C-O-C 组是关键的活性部位,提供无金属的催化途径.
- 这项工作提出了一种可持续的方法,用于将酸盐废物转化为高价值的氨产品.


