表面重构NiFe氢氧化物

安培级氨电合成

普通NiFe-LDH经阴极重构后，氨合成活性提升至安培级，并能在无膜双极系统中实现超100%的法拉第效率。

Yanghua, Li · Hsiao-Tsu, Wang · Chen, Guangyu · Yang, Yibing · Cheng-You, Lee · Lee, Chi Cheng · Zhao, Shuwen · 张林杰 · 毛景 · Han, Lili

Angewandte Chemie - International Edition 2025

具体参数

电流密度

{'zh': '-1.46', 'en': '-1.46'} A cm⁻²

产率

{'zh': '104.1', 'en': '104.1'} mgNH₃ h⁻¹ cm⁻²

法拉第效率

{'zh': '88.5-95', 'en': '88.5-95'} %

法拉第效率

{'zh': '>100', 'en': '>100'} %

技术优势

电流密度上安培级

重构诱导的氧空位簇和低价Ni位点协同增强了NO₃⁻吸附和活性氢供给，使整体能垒下降，从而在1 M KOH中实现-1.46 A cm⁻²。

宽电位下效率稳

在宽电位范围内法拉第效率保持在88.5%–95%，说明催化剂对电位波动耐受性好，实际电解中不易因过电位变化而失活。

无膜系统效率超100%

在无膜双极电合成系统中，NH₃法拉第效率可超过100%，意味着阴极硝酸盐还原与阳极反应耦合，总电子利用率突破单电极极限，且省去膜的成本和维护。

应用场景

• 电催化合成氨：用重构NiFe-LDH做阴极，把硝酸盐直接还原成氨，替代高能耗的Haber-Bosch法。
• 硝酸盐还原：高效将废水中的硝酸盐转化为氨，同步实现污染物去除和资源回收。
• 氨能源存储：产出的氨可作为无碳燃料或氢载体，便于储运和后续利用。
• 无膜电解槽：该催化剂专为无膜双极系统设计，省去离子交换膜，降低成本和系统复杂度。
• 电化学合成：通过电化学重构和电合成将硝酸盐增值为氨和乌洛托品，实现绿色电化学制造。