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nano-ferric oxide Embedded in Graphene oxide:High-performance Electrocatalyst for Nitrogen Reduction at Ambient Condition

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Energy & Environmental Materials 2021年第1期4卷 88-94页

作者： Fei Wang Lixue Xia Xin Li Weixiang Yang Yan Zhao Jian Mao College of Materials Science and Engineering Sichuan UniversityChengdu 610065China State Key Laboratory of Silicate Materials for Architectures International School of Materials Science and EngineeringWuhan University of TechnologyWuhan 430070China School of Materials Science and Engineering Southwest Petroleum UniversityChengdu 610500China The Institute of Technological Sciences Wuhan UniversityWuhan 430070China

Nitrogen(N_(2))fixation at ambient condition by electrochemical N_(2)reduction reaction(NRR)is energy-efficient and eco-friendly as compared to the traditional Harber–Bosch process,but it is extremely *** and design of high-performance NRR electrocatalysts are indispensable to achieve the *** this work,a strongly coupled hybrid of nano-Fe3O4 with reduced graphene oxide(rGO)is synthesized via an in situ redox hydrothermal approach,and the synthesized Fe_(3)O_(4)@r GO hybrid has excellent activity,selectivity,and stability as an NRR *** NH_(3) yield rate of 28.01μg h^(-1)mg^(-1)at-0.3 V and the Faradaic efficiency(FE)of 19.12%at-0.1 V are obtained in 0.1 M Na_(2)SO_(4) solutions at ambient *** superior NRR performance is attributed to the chemical coupling effect between r GO and nano-Fe_(3)O_(4) particles,which leads to the enhancement of the binding affinity to N_(2) molecules,improvement of the conductivity,and lowering the free energy of reaction for the limiting reaction *** work provides a facile route in fabricating hybrid NRR catalysts with superior performance and shed lights on the reaction mechanism with theoretical mechanistic calculations.

关键词： density functional theory graphene nano-ferric oxide nitrogen reduction reaction

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