Published March 1, 2023
| Version v1
Publication
Facile synthesis of Cu2SnS3 nanocrystals for efficient nitrogen reduction reaction
- 1. Guangdong Industry Technical College
- 2. Guangdong University of Technology
- 3. Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology
Description
The conversion of naturally abundant nitrogen into ammonia in a sustainable way at room temperature would be an ideal alternative to the currently dominant Haber–Bosch process. However, the rational design and synthesis of efficient and stable noble-metal-free electrocatalysts for the nitrogen reduction reaction (NRR) still represents a major challenge. Herein, novel Cu2SnS3 nanocrystals with a uniform nanostructure were prepared through a hydrothermal approach by tuning the heating time. Electrochemical measurements demonstrated that Cu2SnS3 synthesized by heating at 200 °C for 10 h achieved a faradaic efficiency for the NRR of 8.87 % and a NH3 yield of 8.22 μg h−1 mg cat−1 at −0.4 V in 0.1 M Na2SO4. These results suggest a feasible new route toward the rational design of NRR catalysts with high stability and selectivity for use in clean energy conversion.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
سيكون تحويل النيتروجين الوفير بشكل طبيعي إلى أمونيا بطريقة مستدامة في درجة حرارة الغرفة بديلاً مثاليًا لعملية هابر بوش المهيمنة حاليًا. ومع ذلك، فإن التصميم العقلاني وتوليف المحفزات الكهربائية الخالية من المعادن النبيلة الفعالة والمستقرة لتفاعل تقليل النيتروجين (NRR) لا يزال يمثل تحديًا كبيرًا. هنا، تم تحضير بلورات النانو Cu2SnS3 الجديدة ذات البنية النانوية الموحدة من خلال نهج حراري مائي عن طريق ضبط وقت التسخين. أظهرت القياسات الكهروكيميائية أن Cu2SnS3 الذي تم تصنيعه عن طريق التسخين عند 200 درجة مئوية لمدة 10 ساعات حقق كفاءة فارادية لـ NRR بنسبة 8.87 ٪ وعائد NH3 قدره 8.22 ميكروغرام ساعة-1 ملغ قط-1 عند -0.4 فولت في 0.1 م Na2SO4. تشير هذه النتائج إلى مسار جديد ممكن نحو التصميم العقلاني لمحفزات تحقيق صافي الإيرادات NRR مع استقرار وانتقائية عالية للاستخدام في تحويل الطاقة النظيفة.Translated Description (French)
La conversion de l'azote naturellement abondant en ammoniac de manière durable à température ambiante serait une alternative idéale au procédé Haber–Bosch actuellement dominant. Cependant, la conception et la synthèse rationnelles d'électrocatalyseurs sans métaux nobles efficaces et stables pour la réaction de réduction de l'azote (NRR) représentent toujours un défi majeur. Ici, de nouveaux nanocristaux de Cu2SnS3 avec une nanostructure uniforme ont été préparés par une approche hydrothermique en ajustant le temps de chauffage. Les mesures électrochimiques ont démontré que Cu2SnS3 synthétisé par chauffage à 200 °C pendant 10 h a atteint une efficacité faradique pour le NRR de 8,87 % et un rendement en NH3 de 8,22 μg h−1 mg cat−1 à −0,4 V dans du Na2SO4 0,1 M. Ces résultats suggèrent une nouvelle voie réalisable vers la conception rationnelle de catalyseurs NRR avec une stabilité et une sélectivité élevées pour une utilisation dans la conversion d'énergie propre.Translated Description (Spanish)
La conversión de nitrógeno naturalmente abundante en amoníaco de manera sostenible a temperatura ambiente sería una alternativa ideal al proceso Haber–Bosch actualmente dominante. Sin embargo, el diseño racional y la síntesis de electrocatalizadores eficientes y estables libres de metales nobles para la reacción de reducción de nitrógeno (NRR) todavía representa un desafío importante. En este documento, se prepararon nuevos nanocristales de Cu2SnS3 con una nanoestructura uniforme a través de un enfoque hidrotérmico ajustando el tiempo de calentamiento. Las mediciones electroquímicas demostraron que Cu2SnS3 sintetizado por calentamiento a 200 °C durante 10 h logró una eficiencia faradaica para la NRR de 8.87 % y un rendimiento de NH3 de 8.22 μg h−1 mg cat−1 a −0.4 V en Na2SO4 0.1 M. Estos resultados sugieren una nueva ruta factible hacia el diseño racional de catalizadores NRR con alta estabilidad y selectividad para su uso en la conversión de energía limpia.Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تركيب سهل للبلورات النانوية Cu2SnS3 لتفاعل فعال للحد من النيتروجين
- Translated title (French)
- Synthèse facile de nanocristaux de Cu2SnS3 pour une réaction efficace de réduction de l'azote
- Translated title (Spanish)
- Fácil síntesis de nanocristales de Cu2SnS3 para una reacción eficiente de reducción de nitrógeno
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4318464951
- DOI
- 10.1016/j.elecom.2023.107441
References
- https://openalex.org/W1993395534
- https://openalex.org/W2128212102
- https://openalex.org/W2140505761
- https://openalex.org/W2319442940
- https://openalex.org/W2754561673
- https://openalex.org/W2767773590
- https://openalex.org/W2783848705
- https://openalex.org/W2787827221
- https://openalex.org/W2794214475
- https://openalex.org/W2795676722
- https://openalex.org/W2901027505
- https://openalex.org/W2909197523
- https://openalex.org/W2932681421
- https://openalex.org/W2946421433
- https://openalex.org/W2965982700
- https://openalex.org/W2977777077
- https://openalex.org/W2998496658
- https://openalex.org/W2999990368
- https://openalex.org/W3000183552
- https://openalex.org/W3004953957
- https://openalex.org/W3006679274
- https://openalex.org/W3012906096
- https://openalex.org/W3016649651
- https://openalex.org/W3025185043
- https://openalex.org/W3036829429
- https://openalex.org/W3042907579
- https://openalex.org/W3058367356
- https://openalex.org/W3084013993
- https://openalex.org/W3092512807
- https://openalex.org/W3122484329
- https://openalex.org/W3123184618
- https://openalex.org/W3197935294
- https://openalex.org/W4200063945
- https://openalex.org/W4213026324
- https://openalex.org/W4229040102
- https://openalex.org/W4281627597
- https://openalex.org/W4293444057
- https://openalex.org/W4308432176
- https://openalex.org/W4313429871
- https://openalex.org/W4313490815
- https://openalex.org/W4316038679