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Bimetal anchoring porous MXene nanosheets for driving tandem catalytic high‐efficiency electrochemical nitrate reduction
AIChE Journal ( IF 3.5 ) Pub Date : 2024-10-17 , DOI: 10.1002/aic.18628 Rongyu Guo, Zhijie Cui, Tianyang Yu, Jing Li, Wenchao Peng, Jiapeng Liu
AIChE Journal ( IF 3.5 ) Pub Date : 2024-10-17 , DOI: 10.1002/aic.18628 Rongyu Guo, Zhijie Cui, Tianyang Yu, Jing Li, Wenchao Peng, Jiapeng Liu
Electrochemical nitrate reduction reaction (NO3 RR) is considered a promising strategy for ammonia synthesis and nitrate removal, in which catalyst development is crucial. Herein, a series of bimetal (Co and Cu) anchoring porous MXene nanosheets (Cox Cuy @PM) catalysts were prepared by combining etching and reduction strategy. On the one hand, Cu and Co bimetals provided tandem catalytic active sites for NO3 RR. On the other hand, the in‐plane PM exhibited good electrical conductivity and multiple transport pathways. Consequently, the optimized Co7 Cu3 @PM catalyst achieved a high ammonia yield of 7.43 mg h−1 mg cat.−1 and an excellent Faraday efficiency (FE) of 95.9%. The mechanism of NO3 RR was investigated by analyzing electrolysis products and in situ Fourier transform infrared spectroscopy. Furthermore, the Co7 Cu3 @PM based ZnNO3 − battery exhibited the superior power density of 5.59 mW cm−2 and an NH3 FE of 92.3%. This work presents an effective strategy to design MXene‐based high‐performance NO3 RR electrocatalysts.
中文翻译:
双金属锚定多孔 MXene 纳米片,用于驱动串联催化高效电化学硝酸盐还原
电化学硝酸盐还原反应 (NO3RR) 被认为是氨合成和硝酸盐去除的一种很有前途的策略,其中催化剂开发至关重要。在此,通过结合刻蚀和还原策略制备了一系列双金属(Co 和 Cu)锚定多孔 MXene 纳米片 (CoxCuy@PM) 催化剂。一方面,Cu 和 Co 双金属为 NO3RR 提供了串联催化活性位点。另一方面,面内 PM 表现出良好的导电性和多条传输路径。因此,优化的Co7Cu3@PM催化剂实现了 7.43 mg h-1 mg cat.-1 的高氨产率和 95.9% 的优异法拉第效率 (FE)。通过分析电解产物和原位傅里叶变换红外光谱研究 NO3RR 的机制。此外,Co7Cu3@PM基 ZnNO3− 电池表现出 5.59 mW cm−2 的卓越功率密度和 92.3% 的 NH3 FE。这项工作提出了一种设计基于 MXene 的高性能 NO3RR 电催化剂的有效策略。
更新日期:2024-10-17
中文翻译:
双金属锚定多孔 MXene 纳米片,用于驱动串联催化高效电化学硝酸盐还原
电化学硝酸盐还原反应 (NO3RR) 被认为是氨合成和硝酸盐去除的一种很有前途的策略,其中催化剂开发至关重要。在此,通过结合刻蚀和还原策略制备了一系列双金属(Co 和 Cu)锚定多孔 MXene 纳米片 (CoxCuy@PM) 催化剂。一方面,Cu 和 Co 双金属为 NO3RR 提供了串联催化活性位点。另一方面,面内 PM 表现出良好的导电性和多条传输路径。因此,优化的Co7Cu3@PM催化剂实现了 7.43 mg h-1 mg cat.-1 的高氨产率和 95.9% 的优异法拉第效率 (FE)。通过分析电解产物和原位傅里叶变换红外光谱研究 NO3RR 的机制。此外,Co7Cu3@PM基 ZnNO3− 电池表现出 5.59 mW cm−2 的卓越功率密度和 92.3% 的 NH3 FE。这项工作提出了一种设计基于 MXene 的高性能 NO3RR 电催化剂的有效策略。