过渡金属纳米材料在电催化氮还原中的应用

摘要：

氨是一种重要的化工原料和新型储能物质,但其传统生产流程能耗巨大,且会排放大量的温室气体CO2.为了使人工产氨绿色化、 环保化,电催化氮还原反应(nitrogen reduction reaction,NRR)成为了最具发展前景的人工产氨技术手段之一,但目前氨产率与法拉第效率仍未有较大突破,亟需探索新型催化材料.为了控制催化剂成本,结合已有催化剂电催化性能的表现,过渡金属纳米材料催化剂在当今NRR研发工作中占据越来越高的地位.针对过渡金属纳米材料,从NRR的反应机理(解离式机理、 缔合式机理与酶促式机理)出发,结合密度泛函理论(density functional theory,DFT)计算研究成果,综述了过渡金属氧化物、过渡金属氮化物、过渡金属磷化物、过渡金属碳化物、过渡金属硼化物、过渡金属硫化物,以及上述化合物的复合材料在NRR领域的研究进展,并对有利于提升氨产率与法拉第效率的研究策略做了总结,包括催化剂的晶面调控、尺寸与形貌调控、空穴调控、原子掺杂与应力调控等.过渡金属纳米材料面向NRR领域的研究正在持续发展,不断提升氨产率与法拉第效率,为未来NRR的工业化产氮提供了有力支撑.

关键词：电催化、氮还原反应、过渡金属、氨产率、法拉第效率

所属期刊栏目：41

分类号：O646;TB333(物理化学（理论化学）、化学物理学)

资助基金：国家自然科学基金51772187

在线出版日期：2022-09-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：617-623