ランタン掺雑による電子欠陥型Co3O4の硝酸塩電気還元によるアンモニア生成効率の向上

硝酸塩（NO3−）の電気触媒還元は、NO3−を効率的にアンモニア（NH3）に変換し、廃水からのNO3−汚染物質の同時除去とNH3の生産を可能にします。ここでは、炭素布上に構築されたランタン掺雑Co3O4ナノワイヤーアレイ（La-Co3O4/CC）を、NO3−からNH3への変換のための効率的な電気触媒として使用したことを報告します。合成されたLa-Co3O4/CCは、顕著なNH3ファラデー効率（96.36%）とNH3生成量（537.44 µmol h−1 cm−2）を示し、従来のCo3O4と比較して大幅に上回っています（87.78%、279.4 µmol h−1 cm−2）。理論計算により、La掺杂の導入がNO3−吸着を促進し、水素化プロセスを最適化することで、Co3O4のNO3−変換およびNH3選択性の電気還元活性を向上させることが明らかになりました。さらに、La-Co3O4/CCを組み込んだZn–NO3−バッテリーは、ピーク出力密度9.86 mW cm−2を達成しました。この研究は、電気触媒におけるCo3O4ベースの電極の応用を進め、NO3−還元反応における希土類元素掺杂の効果を強調しています。