泡沫镍负载CuO纳米花的构筑及其电化学硝酸根还原制氨性能的性能研究

作者：黄顺元; 刘律飞; 顾韵洁; 葛帅辰; 李静莎^*

来源：材料导报, 2023, 1-9.

• 硝酸根还原
• 合成氨
• 电催化
• CuO纳米花

电化学硝酸根还原制氨(nitrate reduction to ammonia， NRA)是以硝酸根和水分别作为氮和氢的来源，采用电化学的途径实现室温下氨的绿色合成，兼去除水中硝酸盐污染物，对缓解能源危机和环境问题具有重要的研究意义。然而，硝酸根到氨是一个复杂的8 e-1转移过程且伴随着激烈的析氢副反应，这严重制约了合成氨的选择性和法拉第效率。为此，我们采用水热合成法及后续的热处理设计制备了泡沫镍负载氧化铜纳米花催化剂并探究其电化学硝酸根还原制氨性能。通过调控硝酸铜与尿素比例、热解温度等合成条件，达到泡沫镍(Ni foam， NF)均匀负载CuO纳米花目的。结果表明，当Cu(NO3)2：CO(NH2)2为1：6时，所得到的目标催化剂(CuO-6@NF)的法拉第效率、NH3产率、选择性和硝酸盐转换率方面表现出最佳性能。在-0.23 V vs. RHE，CuO-6@NF NH3的产率达到1.15 mmol·h-1·cm-2，选择性为89.36%、总氮的去除率高达96.71%。此外，该催化剂还表现出良好的再现性、高稳定性以及较宽泛浓度下的适用性。

• 单位
  苏州科技大学