Coupling electrocatalytic cathodic nitrate reduction with anodic formaldehyde oxidation at ultra-low potential over Cu2O

文献情報

出版日 2023-05-10
DOI 10.1039/D3EE00635B
インパクトファクター 38.532
著者

Lei Xiao, Weidong Dai, Shiyong Mou, Xiaoyan Wang, Qin Cheng


原文を見る

要旨

Electrocatalytic ammonia (NH3) synthesis from nitrate (NO3−) is a promising alternative to the Haber–Bosch route that requires high energy input and carbon emissions. However, sluggish anodic oxygen evolution reaction (OER) kinetics requires a large overpotential (>1.23 V vs. RHE), severely restricting the electrocatalytic cathodic NO3− reduction reaction (NO3−RR). Herein, a HCHO oxidation reaction (FOR) was developed to achieve 300 mA cm−2 at 0.81 VRHE, which was 1.56 V lower than that of the OER (Pt). A superior HCOOH production rate of 9.64 mmol cm−2 h−1 was achieved over Cu2O, approaching the highest performance reported to date. Further investigation indicated that the anodic HCHO oxidation mechanism involves electrocatalytic oxidative dehydrogenation (EOD) and tandem reaction pathways. The tandem reaction features the electrocatalytic oxidation of cubic Cu2O to orthorhombic Cu(OH)2 and spontaneous reduction of Cu(OH)2 to Cu2O by HCHO. Subsequently, the two-electrode coupling FOR and NO3−RR wherein Cu2O is utilized at both anode and cathode requires an ultra-low cell voltage of −0.19 V to achieve 10 mA cm−2 and realizes the high faradaic efficiency of 99.77% for NO3− conversion to NH3. This strategy represents a novel transformative system for simultaneously treating pollutants (HCHO and NO3−) and yielding value-added chemicals (HCOOH and NH3).

関連文献

Zinc(ii)-mediated diastereoselective Passerini reactions of biocatalytically desymmetrised renewable inputs

Lisa Moni, Luca Banfi, Daniele Cartagenova, Chiara Lambruschini, Elisa Martino, Romano V. A. Orru, Eelco Ruijter, Jordy M. Saya, Renata Riva

2019-12-17 Research Article

DOI: 10.1039/C9QO00773C

Copper-catalyzed synthesis of trifluoromethylated bis(indolyl)arylmethanes from 2-arylindoles and 2,2,2-trifluoroacetohydrazide

Zihang Yuan, Shouxiong Chen, Zhiqiang Weng

2019-12-19 Research Article

DOI: 10.1039/C9QO01131E

Front cover

Cover

DOI: 10.1039/D0QO90005B

Contents list

Front/Back Matter

DOI: 10.1039/D0QO90002H

(+)- and (−)-actinoxocine, and actinaphthorans A–B, C-ring expansion and cleavage angucyclinones from a marine-derived Streptomyces sp.

Shumin Zhang, Lu Zhang, Xinzhen Fu, Zhi Li, Lin Guo, Lijuan Kou, Ming Liu, Zeping Xie

2019-10-23 Research Article

DOI: 10.1039/C9QO01154D

A combined experimental and computational study of NHC-promoted desulfonylation of tosylated aldimines

Fang Sun, Tingrui Yin, Yang Wang, Anni Feng, Liuqing Yang, Wenchao Wu, Chenxia Yu, Tuanjie Li, Donghui Wei, Changsheng Yao

2019-12-28 Research Article

DOI: 10.1039/C9QO01402K

Copper-catalysed oxidative α-C(sp3)–H nitroalkylation of (hetero)arene-fused cyclic amines

Xiu Li, He Zhao, Xiuwen Chen, Huanfeng Jiang

2019-12-12 Research Article

DOI: 10.1039/C9QO01208G

Reaction engineering and photophysical studies of fully enriched C-vinyl-1,2,3-triazoles

G. Surendra Reddy, Dhevalapally B. Ramachary

2019-08-21 Research Article

DOI: 10.1039/C9QO00864K

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

3-(5-フェニル-2-ファイル)-プロパン酸の市場動向や研究トレンドはどうですか?

この化合物の市場動向は不明ですが、類似化合物の需要は化学繊維、医薬品、農薬分野で安定しています。研究トレンドとしては、該当化合物の生物学的活性の評価や、その他の...

3465-61-03-(5-Phenyl-2-furyl)...
化合物よくある質問

3- Chloro-1H-indazol-5-olはどのように保存すればよいですか?

3- チロロ-1H-吲唑-5-醇は遮光し、直射日光を避けて、温度は室温を推奨し、密閉容器に保存してください。

885519-34-63-Chloro-1H-indazol-...
化合物よくある質問

二茂鐵是安全的吗?

二茂鐵在使用时需要谨慎,因为它具有一定的刺激性。在操作时应佩戴防护眼镜和手套,保持通风良好的环境,并避免皮肤接触和吸入。

849924-76-11,2,3,4,5-Cyclopenta...
化合物よくある質問

L-(1-~13~C)メチオニンの市場動向や研究トレンドはどうですか?

L-(1-~13~C)メチオニンは、医薬品やバイオテクノロジー分野での研究が増加しており、その価格は安定しています。新興研究分野では、代謝解析や遺伝子機能解析で...

81202-04-2L-(1-~13~C)Methionin...
化合物よくある質問

1,3-フェニレンビスメチレンビスアクリレートは安全ですか?

1,3-フェニレンビスメチレンビスアクリレートは一般的に安全ですが、直接皮膚に触れる場合は保護用具を使用することを推奨します。高濃度の蒸気が吸入された場合は呼吸...

22757-16-01,3-Phenylenebis(met...
化合物よくある質問

丹参醇Aはどのように保存すればよいですか?

丹参醇Aは、直射日光を避けて室温で保存し、密栓容器に入れることをお勧めします。適切な保存条件は、安定性を保ち、安全性を確保する上で重要です。

189308-08-5Danshenol A
化合物よくある質問

4-メチル-2-(1,1,1-三フロロ-2-メチルプロパニル)ピリドインとは何ですか?

CAS番号1378865-93-0の4-メチル-2-(1,1,1-三フロロ-2-メチルプロパニル)ピリドインは、合成化学分野で用いられる有機化合物の一種です。こ...

1378865-93-04-Methyl-2-(1,1,1-tr...
化合物よくある質問

N-フェニルベンジル-2-クロロ酢氨を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

N-フェニルベンジル-2-クロロ酢氨は毒性があり、皮膚や粘膜に刺激を与えます。取り扱う際には、保護眼鏡、手袋、ゴーグルを着用することを強く推奨します。ドラフトチ...

2653-14-7N-benzyl-2-chloro-N-...
化合物よくある質問

UCN-02を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

UCN-02は毒性は低いですが、人体への直接的な接触は避けるべきです。PPE要件はグローブと顔面保護具を着用することです。ドラフトチャンバーを使用して漏洩を処理...

化合物よくある質問

N-[3-[2-(二甲基氨基)乙氧基]-4-甲氧基苯基]-2'-甲基-4'-(5-甲基-1,2,4-恶二唑-3-基)-[1,1'-联苯]-4-甲酰胺を取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

手袋と保護眼鏡を着用し、漏洩時には吸気防止装置を使用してください。室温、乾燥した場所に保管し、直日光から隔離してください。SDS(安全データシート)を参照してく...

170230-39-4N-{3-[2-(Dimethylami...

掲載誌

Energy & Environmental Science

Energy & Environmental Science
CiteScore: 32.34
自己引用率: 3.4%
年間論文数: 481

Energy & Environmental Science is an international journal dedicated to publishing exceptionally important and high quality, agenda-setting research tackling the key global and societal challenges of ensuring the provision of energy and protecting our environment for the future. The scope is intentionally broad and the journal recognises the complexity of issues and challenges relating to energy conversion and storage, alternative fuel technologies and environmental science. For work to be published it must be linked to the energy-environment nexus and be of significant general interest to our community-spanning readership. All scales of studies and analysis, from impactful fundamental advances, to interdisciplinary research across the (bio)chemical, (bio/geo)physical sciences and chemical engineering disciplines are welcomed. Topics include, but are not limited to, the following: Solar energy conversion and photovoltaics Solar fuels and artificial photosynthesis Fuel cells Hydrogen storage and (bio) hydrogen production Materials for energy systems Capture, storage and fate of CO2, including chemicals and fuels from CO2 Catalysis for a variety of feedstocks (for example, oil, gas, coal, biomass and synthesis gas) Biofuels and biorefineries Materials in extreme environments Environmental impacts of energy technologies Global atmospheric chemistry and climate change as related to energy systems Water-energy nexus Energy systems and networks Globally applicable principles of energy policy and techno-economics

おすすめ化合物

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。