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Accès ouvert déclaré 2026 article

Highly Efficient Nitrate to Ammonia Electrocatalysis Enabled by Inverse Core–Shell Isostructural Cu 14 Nanoclusters

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1Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

ABSTRACT Electrocatalytic nitrate reduction reaction (NO 3 RR) offers a sustainable route for simultaneous ammonia (NH 3 ) synthesis and nitrate remediation, but it is hindered by insufficient active site regulation and complex reaction pathway competition. Herein, we report a pair of isostructural Cu 14 nanoclusters with inverse core–shell architectures, namely Cu 14 (PPh 3 ) 8 H 12 ( Cu 8 @Cu 6 ‐PPh 3 ) and Cu 14 [P(PhOCH 3 ) 3 ] 8 H 12 ( Cu 6 @Cu 8 ‐P(PhOCH 3 ) 3 ), as model catalysts to decode the structure‐electronic activity relationship in NO 3 RR. Structural inversion triggers two key modulations: reorganization of surface hydride coordination environments (µ 3 ‐CuH 3 /µ 2 ‐CuH 2 for Cu 8 @Cu 6 ‐PPh 3 vs. µ 3 ‐CuH 3 /µ 2 ‐CuH 3 for Cu 6 @Cu 8 ‐P(PhOCH 3 ) 3 ) and precise tuning of Cu active site electron density. Benefiting from these synergistic effects, Cu 8 @Cu 6 ‐PPh 3 exhibits exceptional NO 3 RR performance with a maximum Faradaic efficiency (FE NH3 ) of 97.1% and an NH 3 yield rate of 37.4 mg mg cat −1 h −1 , outperforming Cu 6 @Cu 8 ‑P(PhOCH 3 ) 3 (66.1%, 20.1 mg mg cat −1 h −1 ). Combined in situ characterizations (FTIR, DEMS) and DFT calculations reveal that core–shell inversion lowers the energy barrier of the rate‐determining step and reduces NH 3 desorption energy (0.14 vs. 0.87 eV), thereby promoting sequential nitrate reduction via NO 3 − →NO 2 − →NO→ * NH x →NH 3 . This work establishes a “core–shell inversion engineering” strategy for designing high‐performance electrocatalysts through atomic‐level electronic‐structural coupling, opening new avenues for sustainable NH 3 synthesis and environmental remediation.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé, mais le titre doit être comparé manuellement.

Titre Crossref
Highly Efficient Nitrate to Ammonia Electrocatalysis Enabled by Inverse Core–Shell Isostructural Cu <sub>14</sub> Nanoclusters
Date Crossref
10/02/2026
Éditeur
Wiley
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Les institutions déclarées

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

Les sujets associés

Ammonia Synthesis and Nitrogen ReductionCO2 Reduction Techniques and CatalystsEnvironmental remediation with nanomaterials

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