《ACS Nano》：高熵钙钛矿氧化物多孔纳米管中的电荷重分布促进硝酸盐电还原成氨

Charge Redistribution in High-Entropy Perovskite Oxide Porous Nanotubes Boosts Nitrate Electroreduction to Ammonia

Yao Chen, Cun Chen, Wei-Hsiang Huang*, Chih-Wen Pao, Chun-Chi Chang, Tingjie Mao, Juan Wang, Hui Fu, Feili Lai, Nan Zhang*, Tianxi Liu*

ACS Nano 2024, DOI: 10.1021/acsnano.4c05422

高熵钙钛矿氧化物具有空间成分可调性广、熵效应独特、材料性质可调等优点，是电催化领域的重要材料。然而，可控制备结构稳定的高熵钙钛矿氧化物仍然是一个巨大挑战。基于此，江南大学化学与材料工程学院刘天西课题组通过静电纺丝法开发了高熵LaSrNiCoMnFeCuO₃多孔纳米管（LSNCMFC PNTs），实现了高熵钙钛矿氧化物多孔纳米管的普适性制备，揭示了高熵钙钛矿氧化物多孔纳米管的形成机制，阐明了由高熵效应诱导产生的电荷重排对硝酸根电化学还原反应（NO₃RR）的促进作用。具体而言，LSNCMFC PNTs在较宽电位范围内对NH₃表现出良好的NO₃RR活性和选择性，在-0.6和-0.8 V_RHE下，NH₃法拉第效率接近100%，NH₃产率高达1657.5 μg^-1 mg^-1_cat.。反应机制研究表明，LSNCMFC PNTs中多种金属间的强相互作用、多位点的协同作用以及丰富的不饱和位点优化了电子结构，诱导了电荷的重新分配，从而增强了催化剂表面对NO₃^-的吸附能力，降低了NO₃RR的反应能垒，从而进一步实现了较高的NO₃^-转化效率。该工作为合理设计高熵钙钛矿氧化物提供了新途径，同时为开发高效NO₃RR电催化剂打开了新思路。

本论文主要第一作者为江南大学化工学院硕士研究生陈瑶，通讯作者为江南大学刘天西教授、张楠副教授以及国家同步辐射中心的黄伟翔博士。

论文连接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c05422