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吉大蒋青/杨春成Appl. Catal. B.: 计算完毕再实验!构建Moδ+促进电催化氨合成

on style="margin-bottom: 20px; line-height: 1.75em; margin-left: 8px; margin-right: 8px;">使用水作为氢源,电化学氮还原反应(NRR)提供了一种可再生能源驱动的途径生产NH3的方法,具有低能耗、潜在的高能效和环境友好性等优点。而无碳电催化氮还原反应(NRR)是替代Haber-Bosch的一种有吸引力的方法。然而,缺乏同时实现高活性和选择性的合适电催化剂,阻碍了电催化NRR的实际应用。

 
基于此,吉林大学蒋青杨春成等使用密度泛函理论(DFT)计算,系统地研究了MoB2作为NRR的高效和高选择性电催化剂的潜力。
B和Mo原子之间的协同效应有助于在MoB2的Mo-(001)表面引入缺电子Mo(Moδ+)原子,Moδ+作为缺电子活性位点表现出高N2亲和力和有效的N2活化能力。这些提高了Moδ+周围N2的局部浓度,增加分子碰撞的可能性,降低NRR过程的反应自由能。
 
此外,Mo-(001)表面表现出优异的NRR性能,具有-0.34 VRHE的低极限电位和出色的NRR选择性,当在实际工作条件下施加负电位时,HER可以明显得到抑制。
上述理论预测通过使用商业化的MoB2颗粒进行了实验验证。MoB2表现出优异的NRR性能,NH3产率和法拉第效率分别为40.94±0.97 μg h-1 mg-1@0.4 VRHE和30.84±0.91%@-0.3 VRHE,表明MoB2可以同时实现NRR的高活性和优异的选择性。
Effectively Boosting Selective Ammonia Synthesis on Electron-Deficient Surface of MoB2. Applied Catalysis B: Environmental, 2021. DOI: 10.1016/j.apcatb.2021.121023


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