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Efficient and durable N2 reduction electrocatalysis under ambient conditions: β-FeOOH nanorods as a non-noble-metal catalyst†
Chemical Communications ( IF 4.3 ) Pub Date : 2018-09-17 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8cc06366d Xiaojuan Zhu 1, 2, 3, 4, 5 , Zaichun Liu 3, 6, 7 , Qin Liu 1, 2, 3, 4, 5 , Yonglan Luo 3, 4, 5 , Xifeng Shi 3, 8, 9 , Abdullah M. Asiri 10, 11, 12 , Yuping Wu 3, 6, 7 , Xuping Sun 1, 2, 3, 4, 5
Chemical Communications ( IF 4.3 ) Pub Date : 2018-09-17 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8cc06366d Xiaojuan Zhu 1, 2, 3, 4, 5 , Zaichun Liu 3, 6, 7 , Qin Liu 1, 2, 3, 4, 5 , Yonglan Luo 3, 4, 5 , Xifeng Shi 3, 8, 9 , Abdullah M. Asiri 10, 11, 12 , Yuping Wu 3, 6, 7 , Xuping Sun 1, 2, 3, 4, 5
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NH3 is one of the most important chemicals with a wide range of applications. NH3 is mainly produced via the Haber–Bosch process, which leads to large energy consumption and carbon emission. Electrochemical reduction has emerged as an environmentally-benign and sustainable alternative for artificial N2 fixation under ambient conditions, but needs materials to effectively catalyze the N2 reduction reaction (NRR). In this communication, we report that β-FeOOH nanorods behave as an efficient and durable NRR electrocatalyst. In 0.5 M LiClO4, such an electrocatalyst achieves a high NH3 yield of 23.32 μg h−1 mgcat.−1 and a faradaic efficiency of 6.7%, outperforming most reported aqueous-based NRR electrocatalysts under ambient conditions. Notably, this catalyst also shows good electrochemical stability and excellent selectivity. The catalytic mechanism of the NRR on the FeOOH(110) surface is further discussed using density functional theory calculations.
中文翻译：
在环境条件下 有效且持久的N 2还原电催化：β-FeOOH纳米棒作为非贵金属催化剂†
NH 3是最重要的化学品之一，具有广泛的应用范围。NH 3主要通过Haber-Bosch工艺生产，这导致大量的能源消耗和碳排放。电化学还原已经成为环境条件下人工N 2固定的一种环境友好和可持续的替代方法，但是需要有效催化N 2还原反应（NRR）的材料。在此交流中，我们报道了β-FeOOH纳米棒可作为一种高效且持久的NRR电催化剂。在0.5 M LiClO 4中，这种电催化剂的NH 3产率高，为23.32μgh -1 mg cat。-1和法拉第效率为6.7％，在环境条件下优于大多数报道的水基NRR电催化剂。值得注意的是，该催化剂还显示出良好的电化学稳定性和优异的选择性。使用密度泛函理论计算进一步讨论了NRR在FeOOH（110）表面上的催化机理。
更新日期：2018-09-17
中文翻译：
在环境条件下 有效且持久的N 2还原电催化：β-FeOOH纳米棒作为非贵金属催化剂†
NH 3是最重要的化学品之一，具有广泛的应用范围。NH 3主要通过Haber-Bosch工艺生产，这导致大量的能源消耗和碳排放。电化学还原已经成为环境条件下人工N 2固定的一种环境友好和可持续的替代方法，但是需要有效催化N 2还原反应（NRR）的材料。在此交流中，我们报道了β-FeOOH纳米棒可作为一种高效且持久的NRR电催化剂。在0.5 M LiClO 4中，这种电催化剂的NH 3产率高，为23.32μgh -1 mg cat。-1和法拉第效率为6.7％，在环境条件下优于大多数报道的水基NRR电催化剂。值得注意的是，该催化剂还显示出良好的电化学稳定性和优异的选择性。使用密度泛函理论计算进一步讨论了NRR在FeOOH（110）表面上的催化机理。
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