Published January 17, 2023
| Version v1
Publication
Open
Efficient Ammonia Synthesis from Nitrate Catalyzed by Au/Cu with Enhanced Adsorption Ability
Creators
- 1. Jilin University
- 2. University of Science and Technology of China
Description
The traditional method for synthesizing NH 3 is the Haber–Bosch process which results in high‐fuel consumption and environmental pollution. Therefore, ecofriendly electrochemical synthesis of NH 3 through nitrate (NO 3 − ) reduction is a good choice. Herein, an integral Au/Cu electrode to catalyze NO 3 − reduction to NH 3 is introduced. The catalyst exhibits not only the highest NH 3 yield rate (73.4 mg h −1 cm −2 ) up to now but also a very high Faradaic efficiency of 98.02% at −0.7 V at room temperature. It is commonly believed that the transformation of NO 3 − to nitrite (NO 2 − ) is an obstacle to the NH 3 generation from NO 3 − reduction. Surprisingly, unlike most of the other catalysts, Au/Cu exhibits better activity for NO 3 − reduction than that for NO 2 − reduction. Based on the detailed experimental and density functional theory calculations, the excellent performance of Au/Cu for selective NO 3 − reduction lies in the enhanced adsorption capabilities of Au/Cu to NO 3 − in the alkaline environment and the lower energy barriers of the electrochemical reduction reaction.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الطريقة التقليدية لتوليف NH 3 هي عملية هابر بوش التي تؤدي إلى ارتفاع استهلاك الوقود والتلوث البيئي. لذلك، يعد التخليق الكهروكيميائي الصديق للبيئة للحد من NH 3 من خلال النترات (NO 3 -) خيارًا جيدًا. هنا، يتم إدخال قطب Au/Cu متكامل لتحفيز NO 3 - تخفيض إلى NH 3. لا يُظهر المحفز أعلى معدل إنتاج NH 3 (73.4 ملغ ساعة -1 سم -2 ) حتى الآن فحسب، بل يُظهر أيضًا كفاءة فارادية عالية جدًا تبلغ 98.02 ٪ عند -0.7 فولت في درجة حرارة الغرفة. يُعتقد عمومًا أن تحويل NO 3 - إلى نتريت (NO 2 -) هو عقبة أمام توليد NH 3 من NO 3 - تخفيض. والمثير للدهشة، على عكس معظم المحفزات الأخرى، يُظهر الاتحاد الافريقي/النحاس نشاطًا أفضل للحد من NO 3 - من الحد من NO 2 -. بناءً على حسابات النظرية الوظيفية التجريبية والكثافة التفصيلية، يكمن الأداء الممتاز لـ Au/Cu للاختزال الانتقائي NO 3 - في قدرات الامتزاز المعززة لـ Au/Cu إلى NO 3 - في البيئة القلوية وحواجز الطاقة المنخفضة لتفاعل الاختزال الكهروكيميائي.Translated Description (French)
La méthode traditionnelle de synthèse du NH 3 est le procédé Haber–Bosch qui entraîne une consommation élevéedecarburant et une pollution de l'environnement. Par conséquent, la synthèse électrochimique écologique de NH 3 par réduction des nitrates (NO 3 − ) est un bon choix. Ici, une électrode intégrale Au/Cu pour catalyser la réduction de NO 3 − en NH 3 est introduite. Le catalyseur présente non seulement le taux de rendement en NH 3 le plus élevé (73,4 mg h −1 cm −2 ) jusqu'à présent, mais également une très grande efficacité faradique de 98,02 % à −0,7 V à température ambiante. On croit généralement que la transformation de NO 3 − en nitrite (NO 2 − ) est un obstacle à la génération de NH 3 à partir de la réduction de NO 3 −. Étonnamment, contrairement à la plupart des autres catalyseurs, Au/Cu présente une meilleure activité pour la réduction du NO 3 − que pour la réduction du NO 2 −. Sur la base des calculs expérimentaux détaillés et de la théorie fonctionnelle de la densité, l'excellente performance de Au/Cu pour la réduction sélective du NO 3 − réside dans les capacités d'adsorption améliorées de Au/Cu en NO 3 − dans l'environnement alcalin et les barrières énergétiques plus faibles de la réaction de réduction électrochimique.Translated Description (Spanish)
El método tradicional para sintetizar NH 3 es el proceso Haber–Bosch, que da como resultado unalto consumo de combustible y contaminación ambiental. Por lo tanto, la síntesis electroquímica ecológica de NH 3 a través de la reducción de nitrato (NO 3 - ) es una buena opción. En la presente, se introduce un electrodo integral de Au/Cu para catalizar la reducción de NO 3 − a NH 3. El catalizador exhibe no solo la mayor tasa de rendimiento de NH 3 (73.4 mg h −1 cm −2 ) hasta ahora, sino también una eficiencia faradaica muy alta de 98.02% a -0.7 V a temperatura ambiente. Se cree comúnmente que la transformación de NO 3 − en nitrito (NO 2 − ) es un obstáculo para la generación de NH 3 a partir de la reducción de NO 3 −. Sorprendentemente, a diferencia de la mayoría de los otros catalizadores, Au/Cu exhibe una mejor actividad para la reducción de NO 3 − que para la reducción de NO 2 −. Con base en los cálculos detallados de la teoría funcional experimental y de densidad, el excelente rendimiento de Au/Cu para la reducción selectiva de NO 3 − radica en las capacidades de adsorción mejoradas de Au/Cu a NO 3 − en el entorno alcalino y las barreras de energía más bajas de la reacción de reducción electroquímica.Files
sstr.202200308.pdf
Files
(16.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:3ccad95ee7999b4fb64149e4d1cc9ba6
|
16.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- توليف فعال للأمونيا من النترات يحفزه الاتحاد الافريقي/النحاس مع قدرة امتصاص محسنة
- Translated title (French)
- Synthèse efficace de l'ammoniac à partir de nitrate catalysé par Au/Cu avec une capacité d'adsorption améliorée
- Translated title (Spanish)
- Síntesis eficiente de amoníaco a partir de nitrato catalizado por Au/Cu con capacidad de adsorción mejorada
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4319834123
- DOI
- 10.1002/sstr.202200308
References
- https://openalex.org/W1480171480
- https://openalex.org/W1991172486
- https://openalex.org/W1995361458
- https://openalex.org/W1996412727
- https://openalex.org/W2008257763
- https://openalex.org/W2010379202
- https://openalex.org/W2016711847
- https://openalex.org/W2018644876
- https://openalex.org/W2030421370
- https://openalex.org/W2057412718
- https://openalex.org/W2059804857
- https://openalex.org/W2079802339
- https://openalex.org/W2083276904
- https://openalex.org/W2105296713
- https://openalex.org/W2108746186
- https://openalex.org/W2112049885
- https://openalex.org/W2556334122
- https://openalex.org/W2591686856
- https://openalex.org/W2729611653
- https://openalex.org/W2735489250
- https://openalex.org/W2768824700
- https://openalex.org/W2800007040
- https://openalex.org/W2803724286
- https://openalex.org/W2804488411
- https://openalex.org/W2901637141
- https://openalex.org/W2946633992
- https://openalex.org/W2980333358
- https://openalex.org/W3006455595
- https://openalex.org/W3008982993
- https://openalex.org/W3013426803
- https://openalex.org/W3015697120
- https://openalex.org/W3017358720
- https://openalex.org/W3043525492
- https://openalex.org/W3047840007
- https://openalex.org/W3101519145
- https://openalex.org/W3109514757
- https://openalex.org/W3113678415
- https://openalex.org/W3118190597
- https://openalex.org/W3125751878
- https://openalex.org/W3126331808
- https://openalex.org/W3129590944
- https://openalex.org/W3155601824
- https://openalex.org/W3160360459
- https://openalex.org/W3206048440
- https://openalex.org/W3206173030