Targeted Regulation of the Electronic States of Nickel Toward the Efficient Electrosynthesis of Benzonitrile and Hydrogen Production.
Targeted Regulation of the Electronic States of Nickel Toward the Efficient Electrosynthesis of Benzonitrile and Hydrogen Production.
复制标题
有针对性地调节镍的电子态以实现苯甲腈的高效电合成和氢气生产。
DOI：
10.1021/acsami.1c16048
复制
发表时间：
2021-11
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Huang Baibiao
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Ma Fahao;Wang Shuhua;Han Liuyuan;Guo Yuhao;Wang Zeyan;Wang Peng;Liu Yuanyuan;Cheng Hefeng;Dai Ying;Zheng Zhaoke;Huang Baibiao
高效电氧化苄胺以产生与析氢反应（HER）相结合的增值化学品是至关重要但具有挑战性的。在此，通过简单而精确的氮化工程实现了Ni位点的电子状态的有针对性的调节。得益于N原子插入Ni晶格中，Ni 3 N电极对苄胺氧化反应（BOR）表现出优异的上级活性、选择性和稳定性。特别地，在工业相关电流（10250 mA）下，Ni 3 N催化剂对苯甲腈生产保持约95%的选择性，达到1.43 mmol h-1 cm-2。实验和理论研究结果表明，Ni-N键的形成使Ni的d-带中心上移，优化了Ni位的亲电性，从而促进了苄胺的吸附和分解过程.此外，由于Ni和Ni 3 N之间的功函数差异，Ni-Ni 3 N异质界面处存在较强的相互作用，这赋予了其合适的H* 吸附能，从而具有优异的HER性能。令人印象深刻的是，集成的太阳能驱动BOR与HER电解槽耦合，在1.4 V的超低电压下提供10 mA cm-2，并表现出有前途的实际应用（η太阳能-氢气= 13.8%）。本工作为电合成领域中氮化物的双功能设计提供了一个新的视角。
Highly efficient electro-oxidation of benzylamine to generate value-added chemicals coupled with the hydrogen evolution reaction (HER) is crucial but challenging. Herein, targeted regulation of the electronic states of Ni sites was realized via simple yet precise nitridation engineering. Benefiting from the insertion of N atoms into the Ni lattice, the Ni3N electrode exhibits superior activity, selectivity, and stability for the benzylamine oxidation reaction (BOR). Especially, under the industrially relevant current (∼250 mA), the Ni3N catalyst remains ∼95% selective for benzonitrile production, reaching 1.43 mmol h-1 cm-2. Experimental and theoretical findings reveal that the formation of Ni-N bonds upshifts the Ni d-band center and optimizes the electrophilic properties of Ni sites, which contributes to the adsorption and dehydrogenations process of benzylamine. Furthermore, due to the work function difference between Ni and Ni3N, a strong mutual interaction occurs at the heterogeneous interface for Ni-Ni3N, which endows it with the appropriate H* adsorption energy and thus excellent HER performance. Impressively, the integrated solar-energy-driven BOR coupled with the HER electrolyzer affords 10 mA cm-2 at an ultralow voltage of 1.4 V and exhibits a promising practical application (ηsolar-to-hydrogen = 13.8%). This work offers a new perspective for the bifunctional design of nitrides in the field of electrosynthesis.
登录
查看更多内容
影响因子：
3
作者：
Grimme, Stefan
通讯作者：
Grimme, Stefan
一步合成在碱性溶液中具有高效稳定 HER 活性的钴掺杂 1T-MoS2 纳米片
影响因子：
4.6
作者：
Ma, Fahao;Liang, Yan;Huang, Baibiao
通讯作者：
Huang, Baibiao
钌/二硫化钌异质界面周围的调节电子态，用于酸性介质中高效水分解
DOI：
10.1002/anie.202101539
发表时间：
2021
期刊：
Angew. Chem. Int. Ed.
影响因子：
--
作者：
Jiawei Zhu;Yao Guo;Fang Liu;Hanwen Xu;Lei Gong;Wenjie Shi;Ding Chen;Pengyan Wang;Yue Yang;Chengtian Zhang;Jinsong Wu;Jiahuan Luo;Shichun Mu
通讯作者：
Shichun Mu
通过 Fe 掺杂 CoP 的电子结构工程可与电芬顿耦合实现析氢
影响因子：
17.6
作者：
Wang Honglei;Wang Yuchao;Zhang Jiangwei;Liu Xin;Tao Shengyang
通讯作者：
Tao Shengyang
DOI：
10.1002/cey2.85
发表时间：
2020-10
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
Wei Song;Meixuan Li;Ce Wang;Xiaofeng Lu
通讯作者：
Wei Song;Meixuan Li;Ce Wang;Xiaofeng Lu