高熵钙钛矿氧化物:一种应用于氮气还原的通用材料（英文）

作者：楚凯斌; 秦静静; 朱海燕; Michiel De Ras; 王闯; 熊磊; 张龙生; 张楠; Johan A.Martens; Johan Hofkens; 赖飞立^*; 刘天西^*

来源：Science China-Materials, 2022, 65(10): 2711-2720.

在过去的几年里,电催化氮还原反应(eNRR)吸引了大量的研究兴趣.尽管如此, NH3的产量和选择性仍然没有达到实际应用的标准.本论文报道了成分为Bax(FeCoNiZrY)0.2O3-δ(Bx(FCNZY)0.2 (x=0.9, 1))的高熵钙钛矿作为eNRR催化剂的新材料研究平台.通过改变A位金属元素的非化学计量比,使材料产生更高密度的氧缺陷,进而提升氮气还原性能. B0.9(FCNZY)0.2的NH3产率和法拉第效率是B(FCNZY)0.2的1.51和1.95倍.理论上,利用d-带中心理论预测了B-位点的催化活性中心,并确定了镍元素为催化位点.最佳远端反应途径中的中间状态的自由能值表明,第三个质子化步骤(*NNH2→*NNH3)是决定速率的步骤,高熵钙钛矿氧化物中氧空位的增加对氮的吸附和还原都有贡献.这项工作为具有多个活性位点的高熵结构应用于电催化固氮提供了一个新的研究框架.

• 单位
  江南大学; 食品科学与技术国家重点实验室