编审:Thor,Dysonian
01导读氨(NH3)是农业生产中必不可少的化学物质,目前,NH3的大规模生产主要通过Haber-Bosch(H-B)工艺,改善H–B过程能够改变我们的社会和生活,但是,对于传统的H-B工厂,该过程需要50%的天然气、31%的石油和19%煤炭为原料,会导致大量能源消耗和温室气体排放。为扩大NH3合成范围,我们需要更节能、更环保、更灵活的工艺过程。在过去五年中,已经开发出大量用于有效N2活化的电催化剂,但是即使是在实验室水平上,所呈现的N2分子活化能力仍不能令人满意,开发一种令人满意的合成氨方法迫在眉睫,本文从微观和宏观上分析了激活惰性N2分子用于NH3电合成的原理,还从理论和实验的角度介绍了研究电催化剂表面N2活化过程的方法;展望了未来的研究方向和机遇,以提高N2活化和促进电催化N2还原反应(NRR)技术在电催化剂工程、工艺强化和器件架构等方面的实际应用。
02成果简介近日,EnergyEnviron.Sci.期刊上发表了一篇题为”Strategiestoactivateinertnitrogenmoleculesforefficientammoniaelectrosynthesis:currentstatus,challenges,andperspectives”的文章,研究人员在深入了解的基础上,对在微观和宏观水平上激活惰性N2分子用于NH3电合成的新兴策略进行及时和全面的回顾。从分子轨道理论的角度分析了N2分子的物理化学性质和微电子结构,在此基础上,强调了电催化剂的微观电子效应,以增强N2的活化,最后,展望了未来的研究方向和机遇,以提高N2活化和促进电催化N2还原反应(NRR)技术在电催化剂工程、工艺强化和器件架构等方面的实际应用。
03核心数据解读图1.(a)NH3合成的新兴技术和过去五年发表论文的相应百分比;(b)电催化NRR的关键参数,包括FE、电流密度和NH3产率,当前值与美国DOE的目标值之间的比较。
RSC要点:
1.如图1a,电催化NRR工艺越来越受到