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Recent Advances in Designing Efficient Electrocatalysts for Electrochemical Nitrate Reduction to Ammonia
Small Structures ( IF 13.9 ) Pub Date : 2022-10-06 , DOI: 10.1002/sstr.202200202 Xingyou Liang 1 , Haiding Zhu 1 , Xiaoxuan Yang 2 , Sensen Xue 1 , Zhuangzhuang Liang 1 , Xuefeng Ren 3 , Anmin Liu 1 , Gang Wu 2
Small Structures ( IF 13.9 ) Pub Date : 2022-10-06 , DOI: 10.1002/sstr.202200202 Xingyou Liang 1 , Haiding Zhu 1 , Xiaoxuan Yang 2 , Sensen Xue 1 , Zhuangzhuang Liang 1 , Xuefeng Ren 3 , Anmin Liu 1 , Gang Wu 2
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As a raw material for producing chemical fertilizers, ammonia plays an essential role in human production and life. Due to the severe energy consumption and pollution caused by the industrial Haber–Bosch process of NH3 synthesis, developing the NH3 synthesis reaction under ambient conditions is vital. Electrochemical nitrogen reduction reaction (NRR) has recently emerged as a potential method. However, its limited NH3 yield and selectivity are unsatisfactory. NO3
−, as an oxidized form of nitrogen, universally exists in drinking water (<50 mg L−1) and industrial wastewater (2000-4000 mg L−1). Electrochemical nitrate reduction reaction (NO3
−RR), with higher production and Faradaic efficiency, is a promising strategy for water treatment and NH3 production. In this review, a detailed overview of the recent progress in NO3
−RR for NH3 production with precious group metal (PGM) electrocatalysts, PGM-free electrocatalysts, and nonmetal electrocatalysts is summarized. In addition, effective design strategies for efficient electrocatalysts, existing challenges, and research prospects for the next stage are also discussed. This review may provide some directions for improving efficient electrocatalysts in electrocatalytic NO3
−RR and offer inspiration for the electrochemical ammonia synthesis process.
中文翻译：
设计用于电化学硝酸盐还原氨的高效电催化剂的最新进展
氨作为生产化肥的原料，在人类生产生活中发挥着不可或缺的作用。由于工业Haber-Bosch法合成NH 3存在严重的能源消耗和污染问题，开发常温条件下的NH 3合成反应显得尤为重要。电化学氮还原反应 (NRR) 最近成为一种潜在的方法。然而，其有限的NH 3收率和选择性并不令人满意。NO 3 -作为氮的氧化形式，普遍存在于饮用水（<50 mg L -1）和工业废水（2000-4000 mg L -1）中。电化学硝酸盐还原反应 (NO 3 −RR)，具有更高的产量和法拉第效率，是一种很有前途的水处理和 NH 3生产策略。在这篇综述中，详细概述了贵金属 (PGM) 电催化剂、无 PGM 电催化剂和非金属电催化剂在 NO 3 − RR 生产 NH 3中的最新进展。此外，还讨论了高效电催化剂的有效设计策略、存在的挑战以及下一阶段的研究展望。该综述可能为改进电催化 NO 3 − RR中的高效电催化剂提供一些方向，并为电化学氨合成过程提供灵感。
更新日期：2022-10-06
中文翻译：
设计用于电化学硝酸盐还原氨的高效电催化剂的最新进展
氨作为生产化肥的原料，在人类生产生活中发挥着不可或缺的作用。由于工业Haber-Bosch法合成NH 3存在严重的能源消耗和污染问题，开发常温条件下的NH 3合成反应显得尤为重要。电化学氮还原反应 (NRR) 最近成为一种潜在的方法。然而，其有限的NH 3收率和选择性并不令人满意。NO 3 -作为氮的氧化形式，普遍存在于饮用水（<50 mg L -1）和工业废水（2000-4000 mg L -1）中。电化学硝酸盐还原反应 (NO 3 −RR)，具有更高的产量和法拉第效率，是一种很有前途的水处理和 NH 3生产策略。在这篇综述中，详细概述了贵金属 (PGM) 电催化剂、无 PGM 电催化剂和非金属电催化剂在 NO 3 − RR 生产 NH 3中的最新进展。此外，还讨论了高效电催化剂的有效设计策略、存在的挑战以及下一阶段的研究展望。该综述可能为改进电催化 NO 3 − RR中的高效电催化剂提供一些方向，并为电化学氨合成过程提供灵感。
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