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Nature Commun.：打破限制，CuPd合金电催化硝酸盐还原制氨

时间：2022-05-01 来源：浏览：

Nature Commun.：打破限制，CuPd合金电催化硝酸盐还原制氨

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电催化硝酸盐还原制备 NH ₃ 的反应时解决全球氮循环问题的一种可行方案。为了找到高效电催化剂，调节合金材料催化剂位点的配体和应力是普遍使用的方法，但是这种方法的能量 - 催化标度关系 不明确 ，因此目前仍存在较大的局限。

有鉴于此， 弗吉尼亚理工学院暨州立大学 Huiyuan Zhu 、 Hongliang Xin 、新加坡国立大学 Qian He 等报道通过机器学习揭示了一种可能打破吸附 - 能量标度关系的方法，这种方法 通过金属 d 带与吸附物分子的前线轨道之间的 Pauli 排斥相互作用，打破特定催化位点的吸附 - 能量标度关系 ，在硝酸盐还原制氨反应中实现了较好的性能。

本文要点

要点 1. 在规则 B2 结构的金属间材料 (100) 位点能够打破标度关系。此类催化剂，空 *N 轨道与亚表面金属原子之间的轨道重叠比较强，但是同时桥连吸附双齿结构 *NO ₃ 物种 并没有受到影响 。

要点2 . 在这些可能的金属间催化剂中，作者选择合成了 CuPd 规则 B2 结构纳米立方体，在 -0.5 V _RHE 过电势， NO ₃ 还原为 NH ₃ 的法拉第效率达到 92.5 % ，在 -0.6 V _RHE 过电势的 NH ₃ 产率为 6.25 mol h ^-1 g ^-1 。

Gao, Q., Pillai, H.S., Huang, Y. et al. Breaking adsorption-energy scaling limitations of electrocatalytic nitrate reduction on intermetallic CuPd nanocubes by machine-learned insights. Nat Commun 13, 2338 (2022)

DOI: 10.1038/s41467-022-29926-w

https://www.nature.com/articles/s41467-022-29926-w

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