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電催化還原硝酸鹽制備氨是消除水體硝酸鹽污染物的途徑。人們目前研究發現Cu-Co之間的協同作用能夠實現優異的制氨性能。但是這種Cu-Co之間協同作用在高熵氧化物材料中的應用非常罕見。

有鑒于此，新加坡科技研究局(A*STAR) Seh Zhi Wei、張佳、南洋理工大學徐梽川等報道Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2O高熵氧化物發現Cu-Co之間的自旋協同效應能夠導致優異的電催化還原硝酸鹽制氨。

本文要點：

（1）

在Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2O高熵氧化物中發現優異的電催化還原硝酸鹽制氨性能，但是Li插嵌的MgCoNiCuZnO氧化物表現非常低的催化活性。電子結構研究發現Co的自旋態對于Cu-Co在電催化制氨的協同作用中起到關鍵作用。其中高自旋Co有助于Mg_0.2Co_0.2Ni_0.2Cu_0.2Zn_0.2O電催化制氨，Li插嵌的MgCoNiCuZnO具有低自旋Co，因此降低Cu-Co之間的協同作用以及電催化制氨性能。

（2）

這項研究展示了自旋效應在催化反應中的作用，而且指出調控磁性有助于電催化和熱催化的結合，有利于提高催化合成氨的性能。

參考文獻

Shengnan Sun, Chencheng Dai, Peng Zhao, Shibo Xi, Yi Ren, Hui Ru Tan, Poh Chong Lim, Ming Lin, Caozheng Diao, Danwei Zhang, Chao Wu, Anke Yu, Jie Cheng Jackson Koh, Wei Ying Lieu, Debbie Hwee Leng Seng, Libo Sun, Yuke Li, Teck Leong Tan, Jia Zhang, Zhichuan J. Xu & Zhi Wei She, Spin-related Cu-Co pair to increase electrochemical ammonia generation on high-entropy oxides. Nat Commun 15, 260 (2024)

DOI: 10.1038/s41467-023-44587-z

https://www.nature.com/articles/s41467-023-44587-z