近日，機械工程學(xué)院玄曉旭團隊論文“Electrocatalytic Disproportionation of Nitric Oxide Toward Efficient Nitrogen Fixation”在國際能源材料領(lǐng)域頂刊Advanced Energy Materials（AEM，影響因子為29.7）發(fā)表，并被選為封面論文。玄曉旭老師為論文共同第一作者，山東大學(xué)為第一作者單位。
傳統(tǒng)制氨（NH3）主要通過Haber-Bosch工藝（HBP），但氮氣分子中三鍵結(jié)構(gòu)的高穩(wěn)定性，導(dǎo)致HBP過程需要大量能量輸入，伴隨高耗能及高碳排放量?？稍偕茉打?qū)動的電化學(xué)氮還原反應(yīng)（ENRR）是一種發(fā)展?jié)摿薮?，可直接利用一氧化氮?/span>NO）污染物作為原料生產(chǎn)NH3的新興技術(shù)，為實現(xiàn)制氨產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展提供了可行路徑。
基于課題組在單原子催化劑方面的研究成果，團隊設(shè)計了一種有利于NO吸附、降低反應(yīng)能壘的CoNi雙原子催化劑。在陰極催化NO還原生成NH3的同時，耦合陽極NO氧化生成高附加值硝酸鹽產(chǎn)物反應(yīng)（替代原有析氧反應(yīng)），首次實現(xiàn)了NO的雙腔電催化，提高了系統(tǒng)總能量轉(zhuǎn)化效率。對該工藝的經(jīng)濟性分析表明，耦合陽極NO氧化反應(yīng)的NH3合成技術(shù)路線可將電化學(xué)合成氨成本降至1063美元/噸，這一價格與傳統(tǒng)HBP路線相比具有極強的競爭力，為NH3的綠色化工業(yè)合成指明了方向。
玄曉旭團隊近年來聚焦于二氧化碳/氮加氫制綠色燃料的理論、方法及系統(tǒng)研究，側(cè)重基礎(chǔ)研究和源頭創(chuàng)新。相關(guān)研究成果已發(fā)表于國際頂級期刊JACS、AEM、Nano Energy、AFM等。研究內(nèi)容得到國家自然科學(xué)基金青年項目、科技部政府間國際科技創(chuàng)新合作重點專項、中國科協(xié)青年人才托舉項目、山東省自然科學(xué)基金青年項目、江蘇省自然科學(xué)基金青年項目、山東大學(xué)青年未來學(xué)者計劃等課題資助。
論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202204231
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