Einzelpartikel-Elektrochemie belegt die dynamische Transformation von Cu2O und Co3O4 während der Tandemkatalyse zur Umwandlung von NO3- in NH3

Die elektrochemische Umwandlung von Nitrat in Ammoniak ist ein wichtiger und nachhaltiger Ansatz zur Wiederherstellung des weltweit gestörten Stickstoffkreislaufs. Die rationale Entwicklung von Katalysatoren für die Nitratreduktionsreaktion (NO₃RR) auf der Grundlage eines detaillierten Verständnisses des Reaktionsmechanismus ist von großer Bedeutung. Wir berichten über einen Cu₂O+Co₃O₄-Tandemkatalysator, der die NH₃-Produktionsrate im Vergleich zu Co₃O₄ um das ~2.7-fache und im Vergleich zu Cu₂O um das ~7.5- fache steigert. Am wichtigsten ist jedoch, dass wir einzelne würfelförmige Cu₂O- und Co₃O₄-Nanopartikel einzeln und zusammen auf Kohlenstoff-Nanoelektroden platzieren, was einen Einblick in den Mechanismus der Tandemkatalyse ermöglicht. Die Struktur- und Phasenentwicklung der einzelnen Cu₂O+Co₃O₄-Nanowürfel während der NO₃RR wird mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie an identischer Stelle belegt. Die Kombination von Einzelpartikel-Elektrochemie mit präziser Nanopositionierung wirft ein direktes Licht auf die dynamische Umwandlung einzelner Katalysatorpartikel während der Tandemkatalyse.