化学学报 ›› 2025, Vol. 83 ›› Issue (7): 716-724.DOI: 10.6023/A25030091 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:2025-03-24
发布日期:2025-07-28
基金资助:
Chaofan Guo, jinzhan Su*(
), Liejin Guo
Received:2025-03-24
Published:2025-07-28
Contact:
*E-mail: j.su@mail.xjtu.edu.cn
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在能源危机和可持续发展的背景下, 具有零碳排放特性的氮还原合成氨(NRR)方法具有很好的前景. 开发具有高氨产率和法拉第效率(FE)的高效电催化剂对提高合成氨效率至关重要. 通过界面工程和空位工程来调节电子结构是提高电催化剂性能的一种新途径, 制备了具备核壳异质界面结构和硫空位的Cu2S@Co3S4/CF催化剂, 该催化剂表现出122 μg•h-1•cm-2的氨产率, 法拉第反应效率为34.6%, 并且经过6次循环测试后性能没有发生衰减, 优于大多数已报道的催化剂, 结合实验和表征可以发现, 该催化剂的高性能归因于Cu2S核可以通过均匀界面向表面Co3S4提供丰富的电子, 促进氮还原加氢反应, 并限制了*H耦合形成氢气, 抑制了竞争的析氢反应(HER), 有助于在氨产量和法拉第效率之间的更理想的平衡, 并且硫空位的引入进一步促进了N2的吸附和活化. 此外, Cu2S@Co3S4/CF作为阴极电催化剂应用于锌-氮气电池中表现出14.6 mW•cm-2的出色功率密度, 能够在电化学合成NH3的同时实现储能, 这项工作展示了一种很有前途的开发高效电催化剂的方法, 对解决能源危机和促进向低碳经济的转变具有重要意义.
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