近期，香港科技大學(xué)邵敏華教授與山東科技大學(xué)田健教授合作，通過水熱合成和熱退火獲得了二硒化鉬（MoSe2）復(fù)合材料——MoSe2/Ti3C2Tx催化劑，其因具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性能，而在電催化氮?dú)膺€原反應(yīng)（eNRR）中具有潛在應(yīng)用價值。
氨氣（Ammonia， NH3）屬于一種無色氣體，帶有強(qiáng)烈的刺激性味道，密度為0.7710 g/L，可溶于水、乙醇和乙醚，在高溫時會分解成氮?dú)夂蜌錃?，有還原作用。從用途上來看，氨氣不僅可以用來制造氨水、氮肥、硝酸、純堿、制冷劑和洗滌劑，還廣泛應(yīng)用于毛紡、絲綢、印染等工業(yè)中。
目前，工業(yè)NH3的合成主要采用傳統(tǒng)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(yùn)行，而且還對生態(tài)環(huán)境不是很友好。所以，采用可持續(xù)清潔能源（如太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能等）所提供的電力還原 N2合成NH3的方法已成為一種有前途的替代技術(shù)。然而，在電力的環(huán)境下合成NH3仍具有較大挑戰(zhàn)性，因?yàn)镹≡N三鍵很難斷裂。因此，迫切需要設(shè)計一種具有高催化活性和優(yōu)異選擇性的將N2轉(zhuǎn)化為氨的電催化劑。
鑒于此，香港科技大學(xué)與山東科技大學(xué)研究者共同設(shè)計出了一種具有優(yōu)異催化活性的 MoSe2/Ti3C2Tx催化劑，即在Ti3C2Tx MXene上負(fù)載幾層MoSe2納米片，這樣不僅解決了純MXene氨產(chǎn)率不高的問題，還解決了純MoSe2納米片因?yàn)榫奂鴮?dǎo)致產(chǎn)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產(chǎn)率達(dá)到56.96 μg h-1 mg-1cat.；在-0.35 V vs. RHE電位下的FE為14.08%。MoSe2/Ti3C2Tx催化劑在環(huán)境條件下表現(xiàn)出良好的電化學(xué)和循環(huán)穩(wěn)定性。
該研究成果已以“Synergistic Enhancement of Electrocatalytic Nitrogen Reduction over Few-Layer MoSe2?Decorated Ti3C2Tx MXene”為題發(fā)表在ACS Catalysis上。
