Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Zhang Haimin dos Institutos Hefei de Ciências Físicas da Academia Chinesa de Ciências conduziu um estudo sistemático sobre o mecanismo de regulação de eletrocatalisadores de fosfeto bimetálico heteroestruturados para melhorar o desempenho da reação eletroquímica de redução de nitrato.



"O catalisador mostra desempenho diferente na síntese de amônia em reatores diferentes", disse o Dr. Jin Meng, "então tentamos três eletrolisadores diferentes para melhorar o desempenho dos eletrocatalisadores."

A configuração do eletrolisador afetará muito o ambiente de reação local próximo ao eletrodo e, em seguida, afetará o desempenho catalítico. Os pesquisadores escolheram três eletrolisadores diferentes para estudar o mecanismo de regulação do desempenho dos eletrocatalisadores.

Os resultados foram publicados na Nano Research .

Ânion nitrato (NO₃ ^- ) é um poluente significativo nas águas residuais industriais e na produção agrícola. Redução eletrocatalítica de nitrato (NO₃ RR) é uma forma eficaz de resolver problemas ambientais e produzir amônia verde (NH₃ ). No entanto, o NÃO₃ O processo RR é complexo, envolvendo múltiplas transferências de elétrons e prótons, e sofre de baixa eficiência de Faraday devido à competição das reações de evolução do hidrogênio. Um NO eletroquímico₃ O reator RR também é crucial para alcançar a conversão de alta eficiência de NO₃ ^- para NH₃ .

Neste estudo, os pesquisadores sintetizaram uma série de eletrocatalisadores bimetálicos de fosfeto de cobre-níquel em papel carbono comercial (CP) por um método hidrotérmico fácil em fase de vapor. O desempenho eletrocatalítico desses catalisadores para NO₃ A RR foi avaliada pela primeira vez em uma célula eletrolítica tipo H. Os resultados mostraram que o Cu₃ P-Ni₂ P/CP-x poderia formar heterointerfaces ricas, o que melhorou a transferência de elétrons e melhorou o NO₃ Eficiência RR.

Para entender melhor a diferença em NO₃ Cinética RR de eletrocatalisadores, os pesquisadores usaram uma configuração de eletrodo de disco rotativo para testar os parâmetros cinéticos catalíticos correspondentes.

Além disso, eles montaram o catalisador no eletrolisador de montagem de eletrodo de membrana (MEA), que demonstrou a atividade altamente eficiente e durabilidade do NO₃ RR em densidades de corrente industrial. A caracterização da espectroscopia in-situ, combinada com cálculos teóricos, revelou que a presença de heterointerfaces regulou efetivamente a adsorção dos reagentes, e o mecanismo de reação seguiu uma via sequencial de hidrodesoxigenação.

Estes resultados contribuem para uma melhor compreensão do NO₃ eletrocatalítico Processo RR e preparar o caminho para o desenvolvimento de catalisadores eficientes e duráveis ​​para a síntese sustentável de amônia.

Mais informações: Meng Jin et al, Eletrodo de membrana montado com catalisador heteroestrutura Cu3P-Ni2P/CP para nitrato eletrocatalítico de alta eficiência em amônia, Nano Research (2024). DOI:10.1007/s12274-024-6474-z
Informações do diário: Nanopesquisa

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências