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题名碳基纳米材料电催化氮气还原合成氨研究进展
被引量：3
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作者
于丰收
周志翔
张鲁华
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机构
河北工业大学化工学院
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出处
《科学通报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第24期3111-3122,共12页
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基金
国家自然科学基金(21905073,22008048)
河北省海外高层次人才百人计划(E2019050015)资助。
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文摘
以可再生电能为能源, H2O为质子和电子源,温和条件下将氮气(N2)还原为氨气(NH3)将成为替代传统高能耗合成氨工艺(Haber-Bosch方法)的有效途径之一. N2分子的高反应活化能和析氢反应(hydrogen evolution reaction,HER)导致的产NH3速率和法拉第效率低,是目前电催化氮气还原(nitrogen reduction reaction, NRR)合成NH3面临的主要挑战.过渡金属基催化剂可通过反馈π电子过程吸附、活化N2分子,然而d轨道电子同样有利于质子吸附,进而促进HER竞争反应,导致合成NH3法拉第效率降低.碳基纳米材料因其出色的电导率、优异的化学稳定性以及可调的电子结构、形貌特征,成为当前电催化NRR合成NH3领域的研究热点.结合上述研究工作,本文从电催化NRR合成NH3机理出发,介绍了碳基纳米材料的种类和结构,重点综述了碳基纳米材料电催化NRR合成NH3活性提高策略,包括杂原子掺杂、单原子活性中心设计、缺陷工程.最后总结了该领域目前存在的问题与挑战以及未来发展趋势.
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关键词
电催化
氮气还原
氨合成
碳基纳米催化剂
结构缺陷设计
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Keywords
electrocatalysis
nitrogen reduction
ammonia synthesis
carbon-based nanomaterials
defect engineering
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分类号
TQ113.26
[化学工程—无机化工]
TQ426
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