MoSe2複合材料用于電催化氮氣還原

近期，香港科技大學邵敏華教授與山東科技大學田健教授合作，通過水熱合成和熱退火獲得了二硒化鉬（MoSe2）複合材料——MoSe2/Ti3C2Tx催化劑，其因具有良好的電化學穩定性能，而在電催化氮氣還原反應（eNRR）中具有潜在應用價值。

氨氣（Ammonia， NH3）屬￿一種無色氣體，帶有强烈的刺激性味道，密度爲0.7710 g/L，可溶于水、乙醇和乙醚，在高溫時會分解成氮氣和氫氣，有還原作用。從用途上來看，氨氣不僅可以用來製造氨水、氮肥、硝酸、純鹼、製冷劑和洗滌劑，還廣泛應用于毛紡、絲綢、印染等工業中。

目前，工業NH3的合成主要采用傳統的Haber-Bosch工藝，該工藝不僅要在高溫（400−600°C）和高壓（20−40MPa）條件下運行，而且還對生態環境不是很友好。所以，采用可持續清潔能源（如太陽能、風能、生物質能等）所提供的電力還原 N2合成NH3的方法已成爲一種有前途的替代技術。然而，在電力的環境下合成NH3仍具有較大挑戰性，因爲N≡N三鍵很難斷裂。因此，迫切需要設計一種具有高催化活性和優异選擇性的將N2轉化爲氨的電催化劑。

鑒于此，香港科技大學與山東科技大學研究者共同設計出了一種具有優异催化活性的 MoSe2/Ti3C2Tx催化劑，即在Ti3C2Tx MXene上負載幾層MoSe2納米片，這樣不僅解决了純MXene氨産率不高的問題，還解决了純MoSe2納米片因爲聚集而導致産氨效率下降的問題。

圖源（Xiu Qian/ACS Catalysis）

研究表明，MoSe2/Ti3C2Tx具有eNRR的傾向，在-0.50 V vs. RHE電位下其NH3産率達到56.96 µg h-1 mg-1cat.；在-0.35 V vs. RHE電位下的FE爲14.08%。MoSe2/Ti3C2Tx催化劑在環境條件下表現出良好的電化學和循環穩定性。

該研究成果已以“Synergistic Enhancement of Electrocatalytic Nitrogen Reduction over Few-Layer MoSe2‑Decorated Ti3C2Tx MXene”爲題發表在ACS Catalysis上。

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