近日，
中國科學技術大學耿志剛副教授等人報道了一種3D多孔碳原位包裹的Cu納米顆粒催化劑（Cu@C），實現(xiàn)超低濃度下高效NO3-電還原為NH3。實驗結(jié)果表明，在-0.3 V vs. RHE的電位下，Cu@C在1 mM NO3-的電解液中產(chǎn)氨的法拉第效率（FENH3）為72.0%，是純銅納米顆粒（Cu）的3.6倍。
值得注意的是，在-0.9 V vs. RHE的電位下，Cu@C的產(chǎn)氨速率達到了469.5 μg h-1cm-2，是目前低濃度（> 2 mM）NO3-電還原體系中報道的最高值。
此外，當NO3- 濃度在5～100 mM之間變化時，Cu@C的最小FENH3都超過85.6%，表明催化劑在較寬的硝酸根濃度范圍內(nèi)都可以表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能。原位實驗以及有限元理論模擬分析表明，相比于Cu，Cu@C催化劑對NO3-有較強的富集作用，從而可在超低NO3-濃度下實現(xiàn)高效電還原NO3-制NH3。
該工作以“Efficient Electroreduction of Nitrate into Ammonia at Ultra-low Concentrations via Enrichment Effect”為題發(fā)表在國際頂級期刊Advanced Materials上。博士生宋治敏和博士后劉彥為論文的第一作者，耿志剛副教授為論文的通訊作者。
該工作通過構筑3D多孔碳原位包裹Cu納米顆粒催化劑，用于超低濃度下NO3-電還原為NH3。在-0.3 V vs. RHE的電位下，Cu@C在1 mM NO3-的電解液中，的FENH3為72.0%，是Cu的3.6倍。值得注意的是，在-0.9 V vs. RHE的電位下，Cu@C的產(chǎn)氨速率達到了469.5 μg h-1cm-2，是目前低濃度（> 2 mM）NO3-電還原體系中報道的最高值。此外，當NO3- 濃度在5～100 mM之間變化時，Cu@C的最小FENH3超過85.6%。
