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青岛农大化药学院颜世海副教授课题组 在氮还原研究方面取得重要进展

    2021.10.04      作者:文/颜世海 辛鑫 来源:博亚体育app          浏览数:0

氨是重要的化工原料,在全球经济中占有重要地位。目前全球氨产量约为1.5亿吨/年,主要依赖于传统的哈伯合成氨工艺:在高温、高压条件下利用铁基催化剂将高纯度的氮气和氢气转化为氨气。哈伯法合成氨工艺能耗高,污染严重:整个过程的能耗占世界年能耗总量的1%,每年的CO2排放量高达4.5亿吨。因此,寻找一种绿色环保、低能耗的合成氨方法对国民经济的可持续性发展具有重要意义。电化学催化方法合成氨可实现氨的常温常压合成,因而成为备受关注的研究领域。

近日,青岛农业大学博亚体育app颜世海副教授课题组联合韩国成均馆大学Lee Jin Yong教授、山东科技大学田健教授,通过水溶剂热聚合方法制备了MOF衍生的Fe2O3@MoS2复合材料用于高效电催化氮气还原反应(NRR)。结果表明Fe2O3@MoS2具有非常出色的电化学氨合成性能,氨气产率为112.15 μg h-1 mgcat-1,法拉第效率为8.62%,并且具有很好的稳定性和选择性。密度泛函理论计算发现该复合材料存在Fe和Mo双活性位点用于共同促进电催化NRR过程,其有利于高效激活惰性氮气分子以及大大降低反应的能垒。该成果以题为“MOF-derived Fe2O3@MoS2: An Efficient Electrocatalyst for Ammonia Synthesis under Mild Conditions”发表在国际著名期刊《Chemical Engineering Journal》上,CEJ属于中科院一区Top期刊,影响因子为13.273。文章的第一作者为青岛农业大学博亚体育app硕士研究生马超群,通讯作者为刘丙萍老师和颜世海副教授。本研究得到国家自然科学基金、省自然科学基金等项目的资助。

围绕电化学氮还原反应,课题组近来做了大量基础性的工作。通过理论计算发现缺陷MoS2体系具有较好的氮还原反应电催化活性,预测最佳钼硫比例,为实验制备较高活性的催化剂提供了理论依据,实验合成和性能检测得到与理论模拟一致的结果。相关内容分别发表在《Eletrochimica Acta》、《Sustainable Energy Fuels》、《ChemElectroChem》期刊。其中“Sulfur-Vacancy Defective MoS2 as a Promising Electrocatalyst for Nitrogen Reduction Reaction under Mild Conditions”作为封面文章发表。

相关链接:

  1. https://authors.elsevier.com/tracking/article/details.do?aid=132694&jid=CEJ&surname=Yan
  2. https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/celc.202100534
  3. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/se/d1se00346a/unauth
  4. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0013468620320880
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