Co₁Zn单原子合金催化剂

氢溢流促氨合成

通过氢溢流效应提供大量活性氢，实现安培级电流密度下的硝酸盐还原制氨，显著优于无氢溢流的锌纳米片。

Chen, Zhipeng · Gen, Liu · Yan, Yan · 柯清平 · 万超 · 张志荣 · Yuan J. · 李红良 · Liu, Mingkai · 曾杰

Angewandte Chemie - International Edition 2025

参数信息

电流密度

2.4 A cm⁻²

氨产率

204.5 mg h⁻¹ cm⁻²

法拉第效率

98.7 %

技术优势

显著降低反应能垒

孤立Co原子作为'氢泵'，通过氢溢流增加催化剂表面活性氢覆盖度，并降低了硝酸盐还原速控步骤的能垒。

性能大幅提升

与无氢溢流的Zn纳米片相比，Co₁Zn NSs的电流密度和氨产率提高了约2.5倍。

高法拉第效率

在2.4 A cm⁻²电流密度下，氨生产的法拉第效率高达98.7%，减少了副反应。

应用场景

• 电催化硝酸盐还原：利用氢溢流加速加氢步骤，在安培级电流密度下高效还原硝酸盐为氨。
• 氨合成：替代高能耗的Haber-Bosch过程，在温和条件下高选择性产氨。
• Zn-NO₃⁻电池：催化剂可直接用于Zn-NO₃⁻电池，同步实现硝酸盐去除和电能存储。
• 可再生能源储存：将可再生电力转化为氨作为能源载体，实现长期储能。