有机定制合成网

上海凯康镁科技有限公司 电话:021-51009326 化合物定制询价
专注化合物定制合成服务

​乔世璋教授AFM:通过调节Co、Ge共掺杂Ni位点上的中间体吸附实现尿素到亚硝酸盐的定向电氧化

电化学尿素氧化反应(UOR)是一种替代水电氧化的节能制氢方法。为了最大限度地实现这一目的,设计具有增加电子转移和高电流的选择性尿素-亚硝酸盐(NO2-)电氧化催化剂具有现实意义。

基于此,澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授(通讯作者)等人报道了一种钴锗(Co, Ge)共掺杂镍(Ni)氢氧化物催化剂,在1.4 V vs. RHE下,尿素转化为NO2-的法拉第效率达到84.9%,并将UOR活性显著提高到448.0 mA cm-2

1

本文通过DFT计算研究了Co、Ge共掺杂促进尿素电氧化为NO2-的机理。尿素在NiCo和NiCoGe催化剂上以O-末端和NN-末端吸附,吸附能分别为-2.34 eV和-3.45 eV,证实了掺杂Ge能够调节NiCo在尿素分子上的吸附行为。

当考虑1.5 VRHE的外加电位时,尿素在NiCo和NiCoGe上的稳定吸附构型可以被逆转,吸附能最低的分别为-1.5 eV和-0.94 eV的NN-末端和NO-末端吸附明显成为NiCo和NiCoGe的最佳吸附构型,这突出了表面电荷在非均相电化学中的重要性。

2

尿素分子首先在NiCo和NiCoGe催化剂上进行脱氢反应,在1.5 VRHE的外加电位下生成*NHCONH2,*NHCONH2进一步发生N-O键断裂生成*NH和CNO-,被吸附的*NH在接下来的反应步骤中不断氧化生成NO2-

计算结果表明,电位决定步骤(PDS)为*NHCONH2 + 2OH- → *NH + 2H2O (l) + CNO-(aq) + e-,对应的自由能变化分别为0.91 eV和0.37 eV。因此,Ge原子的掺杂显著促进C-N键断裂生成*NH,从而加快了尿素转化为NO2-的反应路径。

8

Directed Urea-to-Nitrite Electrooxidation via Tuning Intermediate Adsorption on Co, Ge Co-Doped Ni Sites. Adv. Funct. Mater.2023, DOI: 10.1002/adfm.202300687.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202300687.



有机定制合成网 » ​乔世璋教授AFM:通过调节Co、Ge共掺杂Ni位点上的中间体吸附实现尿素到亚硝酸盐的定向电氧化

咨询化合物定制合成与纳米材料 提供技术支持和售后服务

咨询定制合成 购买化合物产品
在线营销
live chat
no cache
Processed in 0.551373 Second.