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相比于傳統的金屬催化劑，碳基電催化劑具有價格低、可持續、電化學穩定等優勢。碳基催化劑的高比表面積有助于加快反應動力學，因此人們將碳基催化劑可能用于污染物消除等環境應用。但是因為通常合成碳基催化劑需要高溫和活化等操作步驟，因此通常產生結構畸變，并且難以控制摻雜的程度，因此設計合成碳基催化劑非常困難。

有鑒于此，馬克思·普朗克膠體與界面研究所Mateusz Odziomek等通過CO₂和SnCl₂作為原料合成大量摻雜氧的碳納米片，在電催化還原硝酸鹽制備氨的反應中實現優異的性能。

主要內容

（1）

以CO₂和SnCl₂作為原料，其中CO₂提供碳原料，SnCl₂作為p區金屬熔鹽，在400 ℃較低的溫度合成多孔富含氧的碳納米片催化材料，比表面積達到1600 m² g^-1。機理研究結果說明Sn(II)能夠還原脫氧和縮合/交聯，這有助于Sn(II)轉變為Sn(IV)。

（2）

由于合成的碳納米片具有非常高的比表面積和摻雜氧，因此在電催化硝酸鹽合成氨的反應中表現優異性能，氨的產量達到221 mmol g^-1 h^-1，法拉第效率達到93 %。這個結果比其他碳基催化劑的性能更好。通過原位Raman表征說明該反應為電化學加氫催化機理，其中水分子還原反應提供電催化制備氨所需的活性氫。

參考文獻

Xinyue Zheng, Zhihong Tian, Roza Bouchal, Markus Antonietti, Nieves López-Salas, Mateusz Odziomek, Tin (II) Chloride Salt Melts as Non-Innocent Solvents for the Synthesis of Low-Temperature Nanoporous Oxo-Carbons for Nitrate Electrochemical Hydrogenation, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202311575

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202311575