铜锡合金催化剂在电催化合成氨中的应用与制备方法

铜锡合金催化剂的制备方法

树枝状Cu6Sn5合金催化剂的制备方法主要包括以下步骤:
步骤1:将铜盐和锡盐溶于超纯水中,控制铜盐与锡盐的摩尔比为1:1.
步骤2:在上述溶液中逐滴加入酸溶液,室温下搅拌.
步骤3:采用三电极体系,在上述溶液中施加阴极电流进行电沉积.
步骤4:将电沉积出的催化剂过滤,干燥得到树枝状的Cu6Sn5合金催化剂.
铜盐溶液的浓度为0.01-2mol/L,锡盐浓度为0.01-2mol/L,酸溶液的浓度为0.01-3mol/L.电沉积电流为0.1-4A/cm²,电沉积时间为0.5-5mIn.通过控制这些参数,可以得到尺寸均匀,具有高比表面积的树枝状Cu6Sn5合金催化剂.

催化剂在电催化合成氨中的应用

Cu6Sn5合金催化剂在电催化还原一氧化氮(eNORR)合成氨中表现出优异的性能.在流动相电解池中,使用1MKOH为电解液,在室温下,NH3的法拉第效率最高达到96.5%,电流密度最高达到1A/cm²,最大产氨速率约为8mmol/cm²h.在膜电极电解器中,使用0.5MKOH为电解液,电流密度最高达到4A/cm²,产氨速率为24.4mmol/cm²h.
相较于传统的Haber-Bosch法,电催化合成氨具有能耗低,环保性好的优势.此外,电催化合成氨不需要持续供应强还原剂,减少了废物流的产生以及与运输,储存和注入危险还原剂相关的成本.