超声化学合成法制备的混合Fe-Mo碳化物作为高效硝酸盐还原电催化剂
材料科学
2025-02-20 v1
摘要
氨作为一种可用作肥料、化学品或燃料的多用途化合物，长期以来一直通过高耗能的Haber-Bosch工艺生产。近年来，利用可再生能源产生的电力进行电化学硝酸盐还原反应（NO3RR）引起了广泛关注。然而，NO3RR复杂的反应路径会导致许多不理想副产物的形成。本文成功制备了一种具有良好电催化NO3RR性能的混合(FeMo)2C催化剂，在相对于RHE低电位-0.3 V下，其NH3产率为14.66 mg h-1 cm-2，法拉第效率（FE）为94.35 %。DFT计算表明，Mo2C晶格中Fe的存在改变了反应机理，将需克服的势垒从1.36 eV降至0.89 eV。此外，混合Fe-Mo碳化物促进了中间体的吸附并推动了NH3的脱附，从而促进了NO3-还原为NH3。另外，将(FeMo)2C用作Zn-NO3电池的阴极以发电并同时产氨，其功率密度为3.8 mWcm-2，NH3的法拉第效率为88 %。本工作描述了一种混合金属碳化物的新合成方法，并为NH3的生产提供了一种有前景的策略。
引用
@article{arxiv.2502.13515,
title = {Mixed Fe-Mo carbide prepared by a sonochemical synthesis as highly efficient nitrate reduction electrocatalyst},
author = {Jiajun Hu and Silvio Osella and Eduardo Arizono dos Reis and Anelisse Brunca da Silva and Caue Ribeiro and Lucia Helena Mascaro and Josep Albero and Hermenegildo Garcia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.13515},
year = {2025}
}