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近日，材料与能源学院材料科学与工程专业2021级硕士研究生张智豪在化学领域Top期刊Angewandte Chemie International Edition上发表了题为“NbC Nanoparticles Decorated Carbon Nanofibers as Highly Active and Robust Heterostructural Electrocatalysts for Ammonia Synthesis”的研究论文。电子科技大学材料与能源学院为论文第一通讯单位。
硝酸根（NO3−）和亚硝酸根（NO2−）广泛存在于地表和地下水中，是地球生态氮循环的重要部分，但其大量的积累会破坏生态平衡，危害人类健康。因此，通过常温常压下NO3−/NO2−电催化还原合成氨（NH3），具有重要意义。然而，硝酸盐还原涉及复杂的多电子/质子转移和中间体产生过程，导致法拉第效率和产氨率不高。因此，设计和构建高效稳定催化剂以提高氨的选择性至关重要。具有类似贵金属性质的过渡金属碳化物由于其优异的导电性和独特的电子结构而被广泛用作电催化剂。本文通过静电纺丝工艺构建NbC纳米颗粒修饰碳纳米纤维(NbC@CNFs)，作为一种高效、稳健的催化剂，用于硝酸盐/亚硝酸盐还原电化学合成氨，其法拉第效率（FE）高达94.4%，氨产率高达30.9 mg h–1 mg–1cat.。原位电化学测试表明，催化剂表面的亚硝酸盐还原遵循*NO途径，理论计算表明NbC@CNFs异质结构显著拓宽了费米能量附近的态密度，有限元模拟揭示，电流和电场沿着纤维汇聚在NbC纳米颗粒上，表明分散的碳化物对亚硝酸盐还原具有高度活性。
图1 催化剂的表征结果
图2 催化剂性能测试
图3 催化原理分析
张智豪
张智豪在李廷帅副教授指导下，以第一作者身份在Journal of Colloid and Interface Science和Angewandte Chemie International Edition发表研究性论文两篇。张智豪获得研究生学业奖学金、电子科技大学标兵奖学金、优秀研究生干部、优秀共青团员、电子科技大学百佳志愿者等荣誉。
论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202406441；
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021979723009931
编辑：罗莎 / 审核：李果 / 发布：陈伟
