在单层和少层Mo2C上涂层Epitaxial Fe,MXene作为环境电化学氨基合成的高效催化剂
Sabine Eliane Midré1, Liang Tian1, Hermenegildo García1
1Instituto de Tecnología Química, Consejo Superior de Investigaciones Científicas-Universitat Politècnica de Valencia, Universitat Politècnica de Valencia, Av. De los Naranjos s/n, 46022 Valencia, Spain.
概括
这项研究提出了一种新型的铁合碳化物 (Fe/Mo2C) MXene作为氨基合成的高效电催化剂. 这种土壤丰富的材料在绿色氨生产中表现出高性能和稳定性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 电化学 电化学 电化学
- 催化剂是一种催化剂.
背景情况:
- 开发地球上丰富的电催化剂,以实现可持续的氨合成至关重要.
- 碳化 (Mo2C) MXenes提供了一个有前途的导电和稳定的框架.
- 铁 (Fe) 是已知的减少的活性成分.
研究的目的:
- 为了合成和表征一种新的与铁相交的Mo2C MXene (Fe/Mo2C) 电催化剂.
- 为了评估其对环境氨合成的性能.
- 为了阐明催化机制和稳定性.
主要方法:
- 在Mo2Ga2C MAX阶段的现场HF处理以形成Mo2C MXene.
- 湿浸和轻度减少以沉积Fe(0) 在Mo2C上.
- 异常纠正的STEM,FFT/反向FFT,STEM-EDX用于结构性特征.
- 电化学测量 (LSV,EIS) 和ATR-SEIRAS的操作.
- 15N2同位素标记用于反应路径确认.
主要成果:
- 在范德瓦尔斯画廊内,Fe/Mo2C通过表性Fe ((0) 涂层合成.
- 电荷转移阻力降低,N2吸附铁位点的密度增加.
- 在0.25V与RHE相比,获得了28.8%的法拉代效率和19.1μmol的NH3产量h-1 mgFe-1在0.25V.
- 经过10个小时的稳定性表现,没有Fe漏.
- 操作式光谱和同位素标记证实了氨合成的关联性途径.
结论:
- Fe/Mo2C MXene是一种强大的,高度活跃的电催化剂,用于环境氨合成.
- 混合架构增强了电荷传输,并提供了活跃的Fe站点.
- 这种土壤丰富的催化剂与贵金属基准相匹配或超越,为绿色氨生产提供了可持续的途径.
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