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Eine bio‐inspirierte aerob‐hydrophobe Janus‐Schnittstelle auf teilweise karbonisierten Eisenheterostrukturen fördert die bifunktionale Stickstofffixierung

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Authors

Zong, Wei 
Gao, Haiqi 
Ouyang, Yue 
Chu, Kaibin 
Guo, Hele 

Abstract

jats:titleAbstract</jats:title>jats:pDie überwältigende Konkurrenz durch Wasserstoff/Sauerstoff‐Entwicklungsreaktionen und die geringe Löslichkeit von Njats:sub2</jats:sub> in wässrigen Systemen beeinträchtigen die Selektivität und Aktivität bei der Stickstofffixierungsreaktion. Hier entwerfen wir eine aerob‐hydrophobe Janus‐Struktur, indem wir eine fluorierte Modifikation auf porösen Kohlenstoff‐Nanofasern einführen, die in teilweise karbonisierte Eisen‐Heterokontakte (Fejats:sub3</jats:sub>C/Fe@PCNF‐F) eingebettet sind. Die Simulationen zeigen, dass die Janus‐Struktur die interne Fejats:sub3</jats:sub>C/Fe@PCNF‐F vor Wassereindringung schützen und einen Njats:sub2</jats:sub>‐Molekül‐konzentrierenden Effekt verleihen kann. Dadurch werden konkurrierende Reaktionen unterdrückt und die Massentransferbeschränkungen überwunden, um einen robusten “quasi‐fest‐gasförmigen” Mikrobereich um die Katalysatoroberfläche herum zu bilden. In diesem Proof‐of‐Concept‐System zeigt Fejats:sub3</jats:sub>C/Fe@PCNF‐F eine hervorragende elektrokatalytische Leistung für die Stickstofffixierung (NHjats:sub3</jats:sub>‐Ausbeute von bis zu 29.2 μg hjats:sup−1</jats:sup> mgjats:sup−1</jats:sup>jats:subKat.</jats:sub> und faradayscher Wirkungsgrad (FE) von bis zu 27.8 % im NRR; NOjats:sub3</jats:sub>jats:sup−</jats:sup> Ausbeute bis zu 15.7 μg hjats:sup−1</jats:sup> mgjats:sup−1</jats:sup>jats:subKat.</jats:sub> und FE bis zu 3.4 % in NOR).</jats:p>

Description

Keywords

40 Engineering, 4016 Materials Engineering, 34 Chemical Sciences, 7 Affordable and Clean Energy

Journal Title

Angewandte Chemie

Conference Name

Journal ISSN

0044-8249
1521-3757

Volume Title

Publisher

Wiley
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