内蒙古大学团队在光电催化制氨领域取得重要突破

内蒙古大学团队在光电催化制氨领域取得重要突破

光电催化还原硝酸盐制氨（PEC NO3RR）是近年来发展起来的一种新型合成氨技术，具有能耗低、环境友好等优点。内蒙古大学研究团队在这一领域取得重要突破，开发出一种基于硫化锑（Sb2S3）的高效光电极材料，为实现可持续固氮提供了新的思路。

光电催化还原硝酸盐制备氨（PEC NO3RR）目前成为具有前景的促进自然界氮循环的途径，PEC NO3RR能够降低合成氨所需的电势，将丰富的太阳能能源与可持续固氮实现结合。但是，光电化学PEC NO3RR过程受到缓慢的载流子动力学、较低的催化反应选择性、氨产率非常低的问题。目前，能够在较低过电势进行PEC NO3RR电催化反应的光电极非常少见。

有鉴于此，内蒙古大学王蕾教授、高瑞廷博士、武利民教授等报道CuSn合金助催化剂修饰Sb2S3，实现了高效率的选择性PEC合成氨。

本文要点
（1）
CuSn/TiO2/Sb2S3光电极在光电催化PEC NO3RR反应过程中具有超低的启动电势（0.62 V），当过电势为0.4 V，合成氨的法拉第效率达到97.82 %。在0 VRHE进行PEC NO3RR，合成氨的产量达到16.96 μmol h-1cm-2。

（2）
动力学实验和理论计算研究结果说明CuSn/TiO2/Sb2S3具有优异的电荷分离效率和电荷传输性能，有助于光生电子参与PEC NO3RR。而且，NO2*吸附的强度比较合适，因此改善催化反应效率，提高NH4+产量。这项研究结果有助于设计硫化物光电极用于合成氨。

参考文献
Shijie Ren, Rui-Ting Gao, Jidong Yu, Yang Yang, Xianhu Liu, Limin Wu, Lei Wang,Enhanced Charge-carrier Dynamics and Efficient Photoelectrochemical Nitrate-to-ammonia Conversion on Antimony Sulfide-based Photocathodes, Angew. Chem. Int. Ed. 2024
DOI:10.1002/anie.202409693
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202409693

本文原文来自nanoer.net