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遼寧大學(xué)化學(xué)學(xué)院Ying Sun等--通過調(diào)諧錫基MXene/ MAX混合材料中的Sn空位來增強(qiáng)綠色電化學(xué)合成氨

以空氣為氮源的可再生能源驅(qū)動的N₂電還原技術(shù)在實現(xiàn)規(guī)模化綠色氨生產(chǎn)方面具有廣闊的前景。但相關(guān)的實驗室外研究仍處于起步階段。在此，我們通過控制蝕刻Sn@Ti₂SnC MAX相，合成了一種具有豐富Sn空位的新型Sn基MXene/MAX雜化物Sn@Ti₂CTX/ Ti₂SnC-V，并證明了它是電催化N2還原的有效電催化劑。由于MXene/ MAX異質(zhì)結(jié)構(gòu)、Sn空位的存在和高度分散的Sn活性位點的協(xié)同作用，所得到的Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V在−0.4 V時的NH3產(chǎn)率為28.4µg h−1 mgcat−1，在0.1 M Na₂SO₄中可逆氫電極的FE值為15.57%，并且具有超長的耐久性。在以商用電化學(xué)光伏電池為動力源、空氣和超純水為原料的國產(chǎn)模擬裝置中，該催化劑的NH3產(chǎn)率達(dá)到了10.53µg h⁻¹ mg⁻¹。根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，提出的戰(zhàn)略在資金成本方面對氨生產(chǎn)具有很大的潛力。該工作對大規(guī)模綠色氨生產(chǎn)具有重要意義。

圖1. Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V合成示意圖。

圖2. Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V和Sn@Ti₂SnC的表面化學(xué)環(huán)境。

圖3. Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC–VC–V催化劑的電化學(xué)合成氨綜合性能分析。

圖4. Sn@Ti2CTX/Ti2SnC–V/CC的穩(wěn)定性相關(guān)綜合表征分析。

圖5.a Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V在150 W Xe光照射下以0 V的電位在n2飽和的0.1 M Na₂SO₄中獲得的光電流響應(yīng)。b Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V在明暗條件下的EIS。c不同電位下的時間安培測量結(jié)果。2 h ENRR后電解質(zhì)的UV-Vis吸收光譜以及Sn@Ti2CTX/ Ti2SnC-V在不同電位下的相應(yīng)的NH3產(chǎn)率和FEs的雙電極構(gòu)型。f PV-EC系統(tǒng)的真實圖片。g紫外可見光譜和NH₃產(chǎn)率(恒星位置)在太陽下反應(yīng)2小時，在1.8 V。技術(shù)經(jīng)濟(jì)核算與分析。h可再生NH₃最低銷售價格的成本明細(xì)。

相關(guān)科研成果由遼寧大學(xué)化學(xué)學(xué)院Ying Sun等人于2024年發(fā)表在Nano-Micro Letters（DOI: 10.1007/s40820-023-01303-2）上。原文：Enhancing Green Ammonia Electrosynthesis Through Tuning Sn Vacancies in Sn?Based MXene/MAX Hybrids
原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s40820-023-01303-2

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號



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