以空氣為氮源的可再生能源驅動的N
2電還原技術在實現規模化綠色氨生產方面具有廣闊的前景。但相關的實驗室外研究仍處于起步階段。在此，我們通過控制蝕刻Sn@Ti
2SnC MAX相，合成了一種具有豐富Sn空位的新型Sn基MXene/MAX雜化物Sn@Ti
2CTX/ Ti
2SnC-V，并證明了它是電催化N2還原的有效電催化劑。由于MXene/ MAX異質結構、Sn空位的存在和高度分散的Sn活性位點的協同作用，所得到的Sn@Ti
2CTX/Ti
2SnC-V在−0.4 V時的NH3產率為28.4µg h−1 mgcat−1，在0.1 M Na
2SO
4中可逆氫電極的FE值為15.57%，并且具有超長的耐久性。在以商用電化學光伏電池為動力源、空氣和超純水為原料的國產模擬裝置中，該催化劑的NH3產率達到了10.53µg h
−1 mg
−1。根據系統的技術經濟分析，提出的戰略在資金成本方面對氨生產具有很大的潛力。該工作對大規模綠色氨生產具有重要意義。
圖1. Sn@Ti
2CTX/Ti
2SnC-V合成示意圖。
圖2. Sn@Ti
2CTX/Ti
2SnC-V和Sn@Ti
2SnC的表面化學環境。
圖3. Sn@Ti
2CT
X/Ti
2SnC–VC–V催化劑的電化學合成氨綜合性能分析。
圖4. Sn@Ti2CTX/Ti2SnC–V/CC的穩定性相關綜合表征分析。
圖5.a Sn@Ti
2CTX/Ti
2SnC-V在150 W Xe光照射下以0 V的電位在n2飽和的0.1 M Na
2SO
4中獲得的光電流響應。b Sn@Ti
2CTX/Ti
2SnC-V在明暗條件下的EIS。c不同電位下的時間安培測量結果。2 h ENRR后電解質的UV-Vis吸收光譜以及Sn@Ti2CTX/ Ti2SnC-V在不同電位下的相應的NH3產率和FEs的雙電極構型。f PV-EC系統的真實圖片。g紫外可見光譜和NH
3產率(恒星位置)在太陽下反應2小時，在1.8 V。技術經濟核算與分析。h可再生NH
3最低銷售價格的成本明細。
相關科研成果由遼寧大學化學學院Ying Sun等人于2024年發表在Nano-Micro Letters（DOI: 10.1007/s40820-023-01303-2）上。原文：Enhancing Green Ammonia Electrosynthesis Through Tuning Sn Vacancies in Sn?Based MXene/MAX Hybrids
原文鏈接：https://doi.org/10.1007/s40820-023-01303-2
轉自《石墨烯研究》公眾號
