Cu3N自支撑电极制备及其电催化氮气还原性能研究

利用可再生能源衍生电力电催化氮气（N₂）还原制氨（NH₃）为实现绿色可持续发展提供了新思路，但该过程需要高效率、高选择性和高稳定性的廉价电催化剂。过渡金属氮化物（TMNs）由于其独特的电子结构和催化机理近年来被广泛研究应用于电催化氮气还原反应（NRR），但是目前关于氮化铜材料的电催化NRR研究报道较少。本研究采用简单一步氮化法将泡沫铜（CF）高温氮化制备了三维自支撑型氮化铜电极（Cu₃N/CF），通过各种表征手段对该电极进行了系统的结构分析和形貌表征，并研究了其在中性条件下的电催化NRR性能和稳定性。结果表明，在0.1 mol/L Na2SO4溶液中，Cu₃N/CF电极在-0.2 V的电位下具有最佳的电催化NRR性能，其NH₃速率为1.12×10^-10 mol/（s·cm²），法拉第效率为1.5%，并且表现出优异的电催化循环稳定性和结构稳定性。