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近日，國(guó)際能源頂級(jí)期刊《Nano Energy》(IF= 15.548)發(fā)表了我校彭峰教授團(tuán)隊(duì)最新研究成果。

氨(NH₃)不僅是生產(chǎn)各種肥料的原料，而且廣泛應(yīng)用于含氮化合物的生產(chǎn)。由于液氨含氫17.6%，比液氫更容易運(yùn)輸和儲(chǔ)存，因此NH₃有望成為一種高能量密度的無(wú)碳能源載體，本質(zhì)上減少了二氧化碳排放量。目前，合成氨工業(yè)仍是傳統(tǒng)的Haber-Bosch反應(yīng)。高溫(350-550℃)、高壓(150-350 atm)的生產(chǎn)條件將消耗大量化石能源。并且，每產(chǎn)生1噸NH₃就會(huì)排放約1.9噸的CO₂，這大大增加了CO₂的排放，不利于可持續(xù)發(fā)展。因此，開(kāi)發(fā)一種更溫和、更環(huán)保的合成NH₃的方法勢(shì)在必行。電化學(xué)氮還原反應(yīng)(ENRR)合成氨目前受到廣泛的關(guān)注，然而，在高電勢(shì)下，析氫反應(yīng)(HER)是不可避免的，這使ENRR的法拉第效率(FE)低于預(yù)期。因此，開(kāi)發(fā)高效的催化劑降低ENRR的過(guò)電位并且抑制HER是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。

彭峰教授團(tuán)隊(duì)受生物固氮酶活性位點(diǎn)(Mo-Fe)的啟發(fā)，研究合成了用于ENRR的鉬鐵碳化物(Mo₃Fe₃C)電催化劑，該催化劑在電化學(xué)氮還原反應(yīng)中，氨產(chǎn)率為72.5 μmol h^-1 g_cat.^-1，穩(wěn)定性好，10 h生產(chǎn)氨的平均法拉第效率為28.2%；理論計(jì)算表明，Mo-Fe協(xié)同作用可以有效活化N₂分子，降低ENRR過(guò)程中形成*N₂H所需的能量，促進(jìn)了N₂的電化學(xué)還原；該研究創(chuàng)新性地采用傅里葉變換交流伏安法(FTACV)來(lái)表征ENRR過(guò)程中的電子轉(zhuǎn)移，這是一種快速、靈敏、有效的評(píng)價(jià)催化劑ENRR性能的方法。本研究為設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)高活性、高選擇性的ENRR催化劑提供了新的思路和方法。彭峰教授為該論文的通訊作者，廣州大學(xué)為論文唯一通訊單位。

論文鏈接：https://sciencedirect.xilesou.top/science/article/pii/S2211285519310882

(供稿：化學(xué)化工學(xué)院      編輯：龍建湘）