在缺陷铜泡沫催化剂上，一氧化氮通过两步电化学转化生成氨

《ChemCatChem》：A Two-Step Electrochemical Conversion of Nitric Oxide to Ammonia on Defective Copper Foam Catalyst

高效电化学还原氮氧化物制备氨的研究。采用氯氧介导氧化将NO转化为硝酸盐，通过高氧空位多孔还原铜泡沫催化剂实现硝酸盐高效还原为氨（NH3），在流动池中达到183 mg·h?1·cm?2的产率及95.6%的费拉第效率，氨通过氩气脱附结晶为稳定的NH4Cl，适用于化肥、制药和电池材料。该两步法实现了绿色可持续的氨合成新路径。

　　

摘要

最近，将氮氧化物（NO_x）和硝酸盐（NO₃^?）电化学还原为氨（NH₃）的研究受到了关注，因为这种方法有可能替代能耗较高的哈伯-博施工艺，后者需要高温和高压。在本研究中，我们制备了一种富含氧空位的高孔隙度还原铜泡沫，并评估了其在批量（H型电池）和流动电池配置下的硝酸盐还原性能。该催化剂在H型电池中的氨产率为162 mg/h cm²，在流动电池中的氨产率为183 mg/h cm²，在0.1 M NO₃^?电解液中的最大法拉第效率达到95.6%。活性的提高归因于铜氧化物电化学还原过程中形成的活性位点数量增加。此外，我们还展示了一种利用氯和氧介导的电化学氧化从气态NO合成硝酸盐的概念验证方法。所得硝酸盐随后被用于氨的生产，完成了NO到NH₃的两步转化。生成的氨通过氩气脱附有效回收，并结晶为氯化铵（NH₄Cl），这是一种在肥料、制药和电池系统中具有直接应用的稳定化合物。这项工作提出了一种可持续且可扩展的从氮氧化物生产氨的策略，为分散式、绿色氨合成提供了潜在途径。

图形摘要

通过利用氯和氧介导的氧化生成硝酸盐，实现了氨（NH₃）的电化学生产。开发了一种富含缺陷、高孔隙度的还原铜泡沫作为硝酸盐还原催化剂，在流动电池中获得了183 mg/h cm²的氨产率和95.6%的法拉第效率。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的补充材料中找到。