哈工大深圳在硝酸盐电催化转化领域取得新成果

发布日期：2024-09-09 10:35    点击次数：100

IT之家 9 月 8 日消息，哈尔滨工业大学（深圳）研究团队在硝酸盐电催化转化领域取得新成果，该项研究设计了一种废水中利用及高效转化硝酸盐为氨的高效电催化剂，为废水处理和低碳能源生产提供了新途径，相关研究成果发表在《自然・通讯》上。

▲ NRA 催化剂的设计和合成

电催化硝酸盐还原制氨（NRA）被认为是低成本可持续的氨能获取方式，它能够将废水中的硝酸盐转换为理想的清洁能源氨的技术路线，既减少了环境污染，也为可持续氨生产节约了能源。

IT之家获悉，为提高 NRA 反应的催化性能，研究团队提出了一种梯度浓度结构设计合成的钴基催化剂来优化 NRA 过程的策略。

这种梯度结构的钌钴电催化剂在典型工业废水（2000 ppm）的低硝酸盐浓度下表现出超高的 NRA 催化性能 —— 超过 93% 的氨气生产法拉第效率和 1.0 A / cm2 的工业级氨气电流密度，同时稳定工作时长可达 720 小时。

研究团队通过阳离子交换法实现了在钴基电催化剂的表面到内部钌梯度浓度降低的结构，这种掺杂策略减少了贵金属钌的掺杂，保证了主体的钴晶体结构（金属钴和 NO3-可以自发反应生成高价钴和 NO2-），同时使催化剂的表面有足够的钌来为后续反应提供足够多的活性氢（促进高价钴向金属钴的还原以及促进 NO2-到 NH3 的质子化过程）。