Une équipe de recherche dirigée par le professeur Zhang Haimin des instituts Hefei des sciences physiques de l'Académie chinoise des sciences a mené une étude systématique sur le mécanisme de régulation des électrocatalyseurs à base de phosphure bimétallique à hétérostructure afin d'améliorer les performances de la réaction électrochimique de réduction des nitrates.
"Le catalyseur présente des performances de synthèse d'ammoniac différentes selon les réacteurs", a déclaré le Dr Jin Meng, "nous avons donc essayé trois électrolyseurs différents pour améliorer les performances des électrocatalyseurs."
La configuration de l'électrolyseur affectera grandement l'environnement de réaction local à proximité de l'électrode, puis affectera les performances catalytiques. Les chercheurs ont choisi trois électrolyseurs différents pour étudier le mécanisme de régulation des performances des électrocatalyseurs.
Les résultats ont été publiés dans Nano Research .
Anion nitrate (NO3 - ) est un polluant important dans les eaux usées industrielles et dans la production agricole. Réduction électrocatalytique des nitrates (NO3 RR) est un moyen efficace de résoudre les problèmes environnementaux et de produire de l'ammoniac vert (NH3 ). Cependant, le NO3 Le processus RR est complexe, impliquant de multiples transferts d'électrons et de protons, et souffre d'une faible efficacité de Faraday en raison de la concurrence des réactions de dégagement d'hydrogène. Un NO3 électrochimique Le réacteur RR est également crucial pour parvenir à une conversion à haut rendement du NO3 - à NH3 .
Dans cette étude, les chercheurs ont synthétisé une série d’électrocatalyseurs bimétalliques au phosphure de cuivre-nickel sur du papier carbone commercial (CP) par une méthode hydrothermale simple en phase vapeur. Les performances électrocatalytiques de ces catalyseurs pour le NO3 RR a été évalué pour la première fois dans une cellule électrolytique de type H. Les résultats ont montré que le Cu3 P-Ni2 P/CP-x pourrait former de riches hétérointerfaces, ce qui améliorerait le transfert d'électrons et le NO3 Efficacité RR.
Pour mieux comprendre la différence entre NO3 Cinétique RR des électrocatalyseurs, les chercheurs ont utilisé une configuration d'électrodes à disque rotatif pour tester les paramètres cinétiques catalytiques correspondants.
De plus, ils ont assemblé le catalyseur dans l'électrolyseur à assemblage membrane-électrode (MEA), ce qui a démontré l'activité et la durabilité très efficaces du NO3. RR aux densités de courant industrielles. La caractérisation par spectroscopie in situ, combinée à des calculs théoriques, a révélé que la présence d'hétérointerfaces régulait efficacement l'adsorption des réactifs et que le mécanisme réactionnel suivait une voie d'hydrodésoxygénation séquentielle.
Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension du NO3 électrocatalytique Processus RR et ouvrir la voie au développement de catalyseurs efficaces et durables pour la synthèse durable de l'ammoniac.
Plus d'informations : Meng Jin et al, Électrode à membrane assemblée par catalyseur hétérostructure Cu3P−Ni2P/CP pour nitrate électrocatalytique à haute efficacité en ammoniac, Nano Research (2024). DOI :10.1007/s12274-024-6474-z
Informations sur le journal : Nanorecherche
Fourni par l'Académie chinoise des sciences
