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            天大于一夫Angew:Rh電催化劑上氮電氧化合成硝酸鹽

            專題網友投稿2022-05-09A+A-

            天大于一夫Angew:Rh電催化劑上氮電氧化合成硝酸鹽

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            硝酸鹽的電催化氮氧化反應(nitrogen oxidation reaction, NOR)作為傳統高溫高壓制造工業的替代方法,越來越受到研究人員的關注。但是,強N≡N鍵(941 kJ mol -1 )的活化和轉化困難限制了NOR研究的進展?;诖?, 天津大學 于一夫教授(通訊作者)等人 報道了他們設計利用硫酸鹽來提高Rh電催化劑的NOR性能。

            在添加硫酸鹽后,惰性Rh納米顆粒表現出優異的NOR性能。該催化劑在0.1 M KOH電解液中分別有無0.5 M SO 4 2- 下可以提供168.0 μmol g cat -1 h -1 (相當于10.42 μg mg cat -1 h -1 )和0 μmol g cat -1 h -1 的硝酸鹽產率。 15 N同位素標記實驗和其他多項對照實驗證實了電催化氮氧化產生的硝酸鹽。Rh電催化劑在進行50 h的穩定測試后,其性能沒有衰減。

            電化學原位Raman光譜表明,表面上動態形成的RhO 2 是活性物種。利用電化學原位衰減全反射表面增強紅外吸收光譜(ATRSEIRAS)和在線差分電化學質譜(DEMS)檢測中間體并推斷可能的反應途徑,表明在NOR過程中促進了氮化學吸附和NO中間體的形成。

            準原位電子順磁共振(EPR)測試和密度泛函理論(DFT)計算的綜合結果進一步表明,硫酸鹽增強氮吸附并降低反應能壘,而在氧化電位下原位形成的硫酸根自由基有效地降低了活化能電位決定步驟(*N 2 + OH - →*N 2 OH + e - )。

            Sulfate-Enabled Nitrate Synthesis from Nitrogen Electrooxidation on Rh Electrocatalyst. Angew. Chem. Int. Ed., 2022 , DOI: 10.1002/anie.202204541.

            https://doi.org/10.1002/anie.202204541.

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