​吉大AEM:增强空气活化助力高效生产氨

本文报道了通过将非热等离子体氧化与电还原相结合,以实现高效的两步合成NH3。

氨(NH3)作为肥料的主要成分,与农业息息相关。此外,NH3因其高能量密度、含氢量高而在氢经济中引起广泛关注。因此,迫切需要开发一种新的NH3合成技术来替代传统的Haber-Bosch工艺。基于此,吉林大学鄢俊敏教授(通讯作者)等人报道了通过将非热等离子体氧化与电还原相结合,以实现高效的两步合成NH3

​吉大AEM:增强空气活化助力高效生产氨

作者首先将等离子体与Ti起泡器集成在一起,并且在等离子体和Ti起泡器的双重作用下,在NaOH吸收液中有效产生硝酸盐/亚硝酸盐(NOx),产率最高达到55.29 mmol h-1。等离子体生成的NOx水溶液直接用作后续电催化硝酸盐/亚硝酸盐还原反应(eNOxRR)的电解质,并制备了富含氧空位的Co3O4纳米颗粒(Co3O4 NPs)作为催化剂。

​吉大AEM:增强空气活化助力高效生产氨

密度泛函理论(DFT)计算表明,氧空位的引入使其相邻的Co原子具有更高的活性,从而促进了NOx的吸附和加氢,同时抑制了析氢反应(HER)。因此,富含氧空位的Co3O4 NPs具有39.60 mg h-1 cm-2的显著NH3产率、法拉第效率(FE)高达96.08%和大电流密度(376.48 mA cm-2),优于已报道的N2或NOx电还原。

该工作不仅证明了以可持续的方式从空气中合成工业NH3的可行性,而且有助于未来对整个NH3生成反应体系进行创新,包括反应路线、装置和催化剂。

​吉大AEM:增强空气活化助力高效生产氨

Efficient Ammonia Production Beginning from Enhanced Air Activation. Adv. Energy Mater., 2022, DOI: 10.1002/aenm.202202105.

https://doi.org/10.1002/aenm.202202105.

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