Die plasmonenunterstützte Elektrokatalyse bietet eine leistungsstarke Strategie für die effiziente Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie durch die Kombination von Sonnenlicht mit elektrochemischer Polarisation auf plasmonischen Metallnanostrukturen. Hier erzeugte die plasmonische Anregung an der Cu-Photoelektrode photoelektrische und photothermische Effekte, die beide gemeinsam das geschwindigkeitsbestimmende NH begünstigten3 Desorption, hemmt Gift von Cu-Oberflächen und verbessert die elektrokatalytische Leistung der Nitratreduktionsreaktion (NO).3RR). Kredit : Chinesisches Journal für Katalyse
Die elektrokatalytische Reduktionsreaktion von Nitraten (NO3RR hat die Aufmerksamkeit von Forschern auf sich gezogen, da es für die Ammoniaksynthese und Abwasserbehandlung von großem Wert ist. Die plasmonenunterstützte Elektrokatalyse bietet eine leistungsstarke Strategie für die effiziente Umwandlung von Sonnenenergie in chemische Energie, indem sie Sonnenlicht mit elektrochemischer Vorspannung auf plasmonische Metallnanostrukturen kombiniert.
Leider ist die elektrokatalytische Leistung von plasmonenunterstütztem NO3RR mit Gold (Au)-Katalysatoren, einem typischen plasmonischen Metall, weist aufgrund der schlechteren intrinsischen katalytischen Aktivität von Au für NO extrem niedrige Ausbeuten für die Ammoniaksynthese auf3RR. Metallisches Cu weist eine hervorragende katalytische Leistung für NO auf3Plasmonresonanzadsorption und RR. Es gibt jedoch keine Forschung, die sich auf die plasmonenunterstützte Adsorption von NO konzentriert3Bisherige RR auf Cu-Photoelektroden.
Eine aktuelle Studie in der Chinesisches Journal für Katalyse bringt Licht in dieses Thema.
Die Gruppe von Professor Yuchao Zhang vom Institut für Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften entdeckte, dass die plasmonische Anregung von Kupfer-Nanodrähten (Cu-NWs) NO deutlich steigert3RR-Leistung. Die aktuelle Dichte von NO3Der RR wurde um 27,66 mA cm verbessert–2 (eine dreifache Verbesserung) unter simulierter Sonneneinstrahlung bei 328 K im Vergleich zu der in Dunkelheit bei 298 K.
Darüber hinaus behielt die Stromdichte unter plasmonischer Anregung nach 400 Zyklen zyklischer Voltammetrie (CV)-Tests 88 % ihres Anfangswerts bei, im Gegensatz zum 43 %igen Abfall im Dunkeln. Der Faradaysche Wirkungsgrad (FE) erreichte nahezu 100 %, mit einem Potenzial im Bereich von –0,2 bis –0,4 V relativ zu RHE und hohem NH3 Ausbeute von 1,37 mmol h−1 cm−2 wurde bei −0,2 V relativ zu RHE erreicht.
Das Team stellte fest, dass die verbesserte Leistung auf die geschwindigkeitsbegrenzende beschleunigte Desorption von NH zurückzuführen ist3was zu den plasmoninduzierten photoelektrischen und thermischen Effekten auf der Cu-Photoelektrode beitrug. Die plasmonengestützte Strategie war auch für andere Cu-basierte Nanostrukturen vielseitig einsetzbar und zeigte das große Potenzial für die NO-Förderung3RR-Leistung durch Einführung von Wärme- und Lichtbestrahlung.
Weitere Informationen:
Zhenlin Chen et al., Synergistischer photoelektrischer und thermischer Effekt für eine effiziente Nitratreduktion auf plasmonischen Cu-Photokathoden, Chinesisches Journal für Katalyse (2024). DOI: 10.1016/S1872-2067(24)60060-4
Zur Verfügung gestellt von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften
Zitat:Studie: Plasmonische Kupfer-Nanodrähte steigern die Nitratreduktionseffizienz (2024, 29. August), abgerufen am 29. August 2024 von https://phys.org/news/2024-08-plasmonic-copper-nanowires-boost -nitrate.html
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