AuCu纳米合金固氮催化剂

氨产率超多数金基催化剂

通过Au-Cu合金化增强N≡N活化并抑制析氢，在MIL-101(Fe)载体上实现高效电化学氮还原。

Pengju, Guo · 银凤翔 · Ziyang, Ni · 李国儒 · 陈标华

Chemical Engineering Journal 2024

参数信息

NH₃产率

161.07 μg h⁻¹ mg⁻¹cat.

决速步能垒（N₂→NNH*）

0.38 eV

氢吸附自由能

0.76 eV

技术优势

产率超过多数金基催化剂

Au₁Cu₁/MIL-101(Fe)的NH₃产率达161.07 μg h⁻¹ mg⁻¹cat.，高于文献报道的多数Au基催化剂。

抑制析氢提升选择性

Au-Cu合金化将氢吸附自由能提高至0.76 eV，削弱H⁺与N₂的竞争吸附，从而提升法拉第效率。

降低决速步能垒

Au-Cu位点间的强耦合增强Au 5d-N₂ π*反馈作用，将N₂→NNH*的能垒降至0.38 eV，加速N≡N键断裂。

应用场景

• 电催化合成氨：用于电催化合成氨，以高法拉第效率直接转化N₂为NH₃。
• 氮还原反应：作为固氮催化剂，降低N₂活化能垒并抑制析氢副反应。
• MOF负载催化剂：利用MIL-101(Fe)载体增强N₂富集并分散AuCu纳米颗粒。
• 合金纳米催化剂：Au-Cu合金化调控电子结构，促进N≡N键活化。
• 可再生能源制氨：为可再生能源驱动的绿色氨合成提供高效电催化剂。