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Efficient electroreduction of nitrate via enriched active phases on copper-cobalt oxides

Chinese Chemical Letters 2024年第4期35卷 204-209页

作者： Ling Fang Sha Wang Shun Lu Fengjun Yin Yujie Dai Lin Chang Hong Liu Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology Chinese Academy of SciencesChongqing 400714China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Electrochemical conversion of nitrate(NO_(3)~-) to ammonia(NH_(3)) can target two birds with one stone well, in NO_(3)^(-)-containing sewage remediation and sustainable NH_(3) production. However, single metalbased catalysts are difficult to drive high-efficient NO_(3)~- removal due to the multi-electron transfer steps.Herein, we present a tandem catalyst with simple structure, Cu-Co binary metal oxides(Cu-Co-O), by engineering intermediate phases as catalytic active species for NO_(3)~- conversion. Electrochemical evaluation,X-ray photoelectron spectroscopy, and in situ Raman spectra together suggest that the newly-generated Cu-based phases was prone to NO_(3)~- to NO_(2)~- conversion, then NO_(2)~- was reduced to NH_(3) on Co-based species. At an applied potential of -1.1 V vs. saturated calomel electrode, the Cu-Co-O catalyst achieved NO_(3)~- -N removal of 90% and NH_(3) faradaic efficiency of 81% for 120 min in 100 m L of 50 mg/L NO_(3)~- -N,consuming only 0.69 k Wh/mol in a two-electrode system. This study provides a facile and efficient engineering strategy for developing high-performance catalysts for electrocatalytic nitrate conversion.

关键词： NO_(3)^(-)-containing sewage remediation Electrocatalytic reduction Copper-cobalt oxides tandem reactivity Enriched active phases

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