电催化学术
析氢反应（HER）是电化学氮还原反应（NRR）中最棘手的问题之一，严重阻碍了NH3的生成选择性和产率。考虑到加氢反应在水溶液NRR过程中是必不可少的，只要质子含量和HER动力学能够实现良好的平衡，酸性电解液将是用于NRR的最佳选择。然而，目前还缺乏有效的电解液优化策略，即合理调节电解液以抑制HER和促进NRR，从而获得令人印象深刻的NRR活性。
近日，香港城市大学支春义教授，美国波多黎各大学石河分校ZhongfangChen报道了采用聚乙二醇（PEG）作为水电解液添加剂来促进NRR，其中，由于分子拥挤效应（molecularcrowdingeffect）而有效抑制了HER动力学。
本文要点
要点1.研究发现，在PEG聚合物的分子拥挤作用下，N2在含有电解液的PEG中可以自由扩散到催化剂表面，形成无扰动的NRR；相反，PEG的强氢键作用有效地抑制了H2O/H3O+的扩散，从而抑制了HER动力学。
要点2.实验结果显示，在TiO2纳米阵列电极上，使用20wt%PEG的酸性电解液与纯酸性电解液相比，NH3的法拉第效率（FE）（32.13%）和产率（1.07μmolcm?2h?1）分别提高了9.4倍和3.5倍。同时，在碱性电解质以及其他催化剂体系（Pd/C和Ru/C催化剂）中也实现了类似增强的NRR性能，表明这一策略具有通用性。
这些发现有力地证明了分子拥挤效应是一种简单有效抑制HER副反应和提高NH3生成选择性的策略。
YingGuo,etal,MolecularCrowdingEffectinAqueousElectrolytestoSuppressHydrogenReductionReactionandEnhanceElectrochemicalNitrogenReduction,Adv.EnergyMater.
DOI:10./aenm.01699