硝酸鹽電催化還原制氨(NRA)已成為污水處理和氨生產的一種替代策略。盡管鈷基電催化劑已經取得了優異的性能，但反應機理以及廣泛潛在的活性物種仍然充滿爭議。
近日，天津大學于一夫教授采用CoP、Co和Co3O4作為模型材料來解決這些問題。
文章要點
1）CoP 在 NRA 之前演變成核殼結構的 CoP@Co。對于CoP@Co和Co催化劑，在低過電勢下，在表面動態Coδ+活性物種上進行了三步接力機制，而在高過電勢下，在表面Co物種上揭示了從硝酸鹽到氨的連續加氫機制。相比之下，Co3O4 物質很穩定，可以在很寬的電位范圍內穩定地催化硝酸鹽加氫生成氨
2）因此，CoP@Co 和 Co 表現出比 Co3O4 高得多的 NRA 活性，尤其是在低過電勢下。此外，盡管反應機理相同，但 CoP@Co 的 NRA 性能高于 Co。一系列表征闡明了性能增強的原因，強調 CoP 核向表面活性物質提供豐富的電子，從而產生更多活性氫，用于還原含氮中間體。
參考文獻
Kaiwen Yang, et al, Unveiling the Reaction Mechanism of Nitrate Reduction to Ammonia Over Cobalt-Based Electrocatalysts, J. Am. Chem. Soc., 2024
DOI: 10.1021/jacs.3c13517
https://doi.org/10.1021/jacs.3c13517
