奇妙的仿生世界分享 http://blog.sciencenet.cn/u/martinluomin

博文

能源和环境催化材料研究所在电催化固氮领域取得研究进展

已有 1822 次阅读 2019-7-8 12:40 |个人分类:科研分享|系统分类:论文交流| 电催化固氮, 纳米复合电催化剂

近日,省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室(化学化工学院)罗民教授领衔的能源和环境材料研究团队,在电催化固氮研究方面取得重要研究进展。研究成果在线发表在美国ACS数据库国际著名学术期刊 ACS applied materials & interface》(Impact Factor 2018: 8.456)。论文题目:“MOF-derived Co3O4@NC with core-shell structures for N2 electrochemical reduction under ambient conditions”;DOI:10.1021/acsami.9b07100. 宁夏大学省部共建煤炭高效利用与绿色化工国家重点实验室(化学化工学院)罗民教授和李晓曼讲师为本文的通讯作者,2017级应用化学专业硕士生骆诗剑同学为论文第一作者。

image.png

氨作为一种常见的化工原料被广泛用于工、农业生产和能源储存转化等领域。目前,全球氨产量约为1.5亿吨/年,主要依赖于Haber-Bosch反应来实现,但该技术不仅耗能巨大,且排放大量的温室气体CO2。因此,在能源危机和环境问题日益凸显的全球背景下,寻找一种绿色环保、低能耗的合成氨方法具有重要意义。近年来,电化学固氮(还原氮气生成氨反应,NRR)逐渐成为了一种研究广泛的合成氨新路径。该研究工作是电催化固氮领域研究的重要进展,不仅开发了一种新型、高效的电催化剂,也为在电催化固氮领域探索更多廉价、绿色的非贵金属催化剂材料提供了一条可行的研究思路与实验依据。

                image.png

1  (a) 核壳结构Co3O4@NC用于NRR反应;(b) Co3O4@NC电催化剂的透射电子显微镜照片;(c) Co3O4@NC电催化剂的固氮性能;(d) Co3O4@NC电催化剂中氧空位活性位点含量分析

该课题组通过两步法(碳化和氧化热处理工艺)调控制备金属有机框架衍生纳米复合电催化剂材料,获得了具有新颖核壳结构的Co3O4@NC用于常温电化学固氮(NRR)的高效电催化剂。该新型复合催化剂在0.05 M H2SO4电解液中,氨产率和法拉第效率高达42.58 μg/h/mg和8.49%,优于目前已有报道的绝大多数NRR电催化剂。实验表明,其优越的合成氨性能源于Co3O4中高浓度的氧空位和氮掺杂多孔炭的协同作用,此外,由于氮气被约束在“壳”内更有利于进行高频碰撞并增加NRR中间产物的浓度,提高控制步骤的反应速率,能够进一步提高电催化性能。

上述研究工作得到了国家自然科学基金(Nos. 21561026, 21802078, 21361020)、“化学工程与技术”一流学科“煤基储能与光电催化材料”科研创新团队项目(Grant No. NXY-LXK2017A04)和宁夏自然科学基金等项目资助。







http://blog.sciencenet.cn/blog-84925-1188585.html

上一篇:论清华博士毕业“新规”的适用范围
下一篇:能源和环境催化材料研究所在海水淡化新材料领域的新进展

1 张北

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (0 个评论)

数据加载中...

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2020-4-4 20:34

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部