以空气为氮源的可再生能源驱动的N₂电还原技术在实现规模化绿色氨生产方面具有广阔的前景。但相关的实验室外研究仍处于起步阶段。在此，我们通过控制蚀刻Sn@Ti₂SnC MAX相，合成了一种具有丰富Sn空位的新型Sn基MXene/MAX杂化物Sn@Ti₂CTX/ Ti₂SnC-V，并证明了它是电催化N2还原的有效电催化剂。由于MXene/ MAX异质结构、Sn空位的存在和高度分散的Sn活性位点的协同作用，所得到的Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V在−0.4 V时的NH3产率为28.4µg h−1 mgcat−1，在0.1 M Na₂SO₄中可逆氢电极的FE值为15.57%，并且具有超长的耐久性。在以商用电化学光伏电池为动力源、空气和超纯水为原料的国产模拟装置中，该催化剂的NH3产率达到了10.53µg h⁻¹ mg⁻¹。根据系统的技术经济分析，提出的战略在资金成本方面对氨生产具有很大的潜力。该工作对大规模绿色氨生产具有重要意义。
 
图1. Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V合成示意图。
 
图2. Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V和Sn@Ti₂SnC的表面化学环境。
 
图3. Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC–VC–V催化剂的电化学合成氨综合性能分析。
 
图4. Sn@Ti2CTX/Ti2SnC–V/CC的稳定性相关综合表征分析。
 
图5.a Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V在150 W Xe光照射下以0 V的电位在n2饱和的0.1 M Na₂SO₄中获得的光电流响应。b Sn@Ti₂CTX/Ti₂SnC-V在明暗条件下的EIS。c不同电位下的时间安培测量结果。2 h ENRR后电解质的UV-Vis吸收光谱以及Sn@Ti2CTX/ Ti2SnC-V在不同电位下的相应的NH3产率和FEs的双电极构型。f PV-EC系统的真实图片。g紫外可见光谱和NH₃产率(恒星位置)在太阳下反应2小时，在1.8 V。技术经济核算与分析。h可再生NH₃最低销售价格的成本明细。
 
      相关科研成果由辽宁大学化学学院Ying Sun等人于2024年发表在Nano-Micro Letters（DOI: 10.1007/s40820-023-01303-2）上。原文：Enhancing Green Ammonia Electrosynthesis Through Tuning Sn Vacancies in Sn‑Based MXene/MAX Hybrids
原文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-023-01303-2

转自《石墨烯研究》公众号