湖大谭勇文Small: 纳米多孔np-B13C2用于高效电化学固氮

2021年8月28日下午11:30 • T, 头条, 百家, 顶刊 • 阅读 31

相比于当前制氮工业的高能耗和大量温室气体排放，在温和条件下的电化学固氮具有优异的发展潜力。

湖南大学谭勇文团队报道了一种纳米多孔碳化硼(np-B₁₃C₂)催化剂，能够用于高效电化学固氮。

作者通过冶金合金设计和化学蚀刻制备出np-B₁₃C₂。该催化剂对于N₂的还原(NRR)和氧化(NOR)反应表现出高活性：

对于NRR，在-0.05 VRHE下，NH₃的生产速率达到91.28 µg h^-1 mg_cat.^-1，法拉第效率为35.53%，并且具有超过70 h的长期稳定性；对于NOR，该催化上NO₃^–的生产速率达到165.8 µg h-1 mgcat.-1，法拉第效率为8.4%。

原位拉曼光谱和DFT计算表明，B₁₃C₂中C和B位点之间的强相互作用，使得B上的电子富集，导致电子在B₁₃C₂上重新排布，带正电荷的B原子有利于N₂吸附和进一步活化，并为B-N键的形成以及随后NH₃和NO₃^–的形成提供了催化中心。

此外，C的引入可以增加催化剂固有的电导率，降低反应物的结合能，从而提高N₂的转化性能。

Nanoporous B₁₃C₂ towards highly efficient electrochemical nitrogen fixation. Small, 2021. DOI: 10.1002/smll.202102814

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