研究为未来高效多元素电催化剂的设计提供了见解

天津大学翁哲教授和杨春鹏教授在《中国科学材料》杂志上发表题为《揭示多金属氧化物中多元素协同作用用于高效硝酸盐还原成氨》的论文。

本研究采用快速焦耳加热法在短时间内制备了用于将NO3−还原为NH3的(FeCoNiCu)Ox/CeO2电催化剂。电化学测量表明，(FeCoNiCu)Ox/CeO2电催化剂在0至−0.4Vvs.的电位范围内对NH3表现出较高的法拉第效率，超过90%。

RHE，同时具有30.3mgh−1cm−2的高NH3产率。此外，(FeCoNiCu)Ox/CeO2电催化剂在200mAcm−2下表现出超过10小时的优异长期稳定性。

通过一系列综合实验，每个元素的单独贡献及其协同效应已经得到清楚地阐明。

具体来说，Cu活性位点在低过电位下有效地将NO3−还原为亚硝酸盐(NO2−)，而相邻的Co活性位点则有利于中间体NO2−的深度还原。

Fe和Ni位点在促进水解离以确保足够的质子供应方面起着至关重要的作用。同时，CeO2组分增加了(FeCoNiCu)Ox电催化剂的活性表面积并提高了NH3产率，使其适合工业应用。这项工作为高效多元素电催化剂的设计提供了重要的见解。