电催化硝酸盐还原反应(NO3RR)是一个需要八个电子和九个质子参与的过程。调节活性氢(H*)的供应和深入了解相关过程对于提高氨产率和法拉第效率(FE)至关重要。
作者合成了一系列原子级精确的铜卤化物簇合物Cu2X2(BINAP)2(X=Cl、Br、I),其中Cu2Cl2(BINAP)2团簇合物的最佳氨FE含量为94.0%,氨产率为373 μmol h-1cm-2。
原位实验和理论计算表明,卤素原子,特别是Cu2Cl2(BINAP)2中的Cl,可以显著影响催化剂表面上碱金属离子水的距离,促进水的离解,增强催化剂局部H*的富集,以持续地将硝酸盐加氢还原为氨。
这项工作解释了H*在NO3RR加氢过程中的作用以及局部H*富集策略对于提高FEs的重要性。
图文解读
图1:晶体结构
图2:结构表征
图3:电化学性能
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