Professor Zhe Weng und Chunpeng Yang von der Tianjin-Universität veröffentlicht ein Artikel mit dem Titel „Unveiling multi-element synergy in polymetallic oxides for efficient nitrate reduction to ammonia“ in der Zeitschrift Wissenschaft China Materialien.
In dieser Studie wurde der (FeCoNiCu)Ox/CeO2-Elektrokatalysator zur Reduktion von NO3− zu NH3 mithilfe der schnellen Joule-Heizmethode innerhalb kurzer Zeit hergestellt. Elektrochemische Messungen ergaben, dass der (FeCoNiCu)Ox/CeO2-Elektrokatalysator einen hohen Faradayschen Wirkungsgrad für NH3 von über 90 % im Potentialbereich von 0 bis −0,4 V vs. aufwies.
RHE, zusammen mit einer hohen NH3-Ausbeute von 30,3 mg h−1 cm−2. Darüber hinaus zeigte der (FeCoNiCu)Ox/CeO2-Elektrokatalysator eine ausgezeichnete Langzeitstabilität für mehr als 10 Stunden bei 200 mA cm−2.
Durch eine Reihe umfassender Experimente wurden die individuellen Beiträge der einzelnen Elemente und ihre synergistische Wirkung klar aufgeklärt.
Insbesondere reduzieren die aktiven Cu-Stellen bei geringer Überspannung effizient NO3− zu Nitrit (NO2−), während die benachbarten Co-Stellen die tiefe Reduktion des Zwischenprodukts NO2− erleichtern.
Die Fe- und Ni-Stellen spielen eine entscheidende Rolle bei der Förderung der Wasserdissoziation, um eine ausreichende Protonenversorgung sicherzustellen. Gleichzeitig vergrößert die CeO2-Komponente die aktive Oberfläche des (FeCoNiCu)Ox-Elektrokatalysators und verbessert die NH3-Ausbeute, wodurch er für industrielle Anwendungen geeignet wird. Diese Arbeit bietet wichtige Einblicke in das Design hocheffizienter Mehrelement-Elektrokatalysatoren.
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Yaning Qie et al., Entdeckung der Multielement-Synergie in polymetallischen Oxiden zur effizienten Reduktion von Nitraten zu Ammoniak, Wissenschaft China Materialien (2024). DOI: 10.1007/s40843-024-3017-4