刘天西教授/张龙生副教授《AFM》：引入缺陷实现高效硝酸盐电还原制氨

本文由刘天西教授和张龙生副教授团队撰写，探讨了通过引入缺陷来提高硝酸盐电还原制氨（NRA）效率的策略。研究背景指出，传统的Haber-Bosch制氨工艺能耗高且碳排放量大，与可持续发展目标相悖。研究目的是开发一种新型催化剂，以提高在低浓度硝酸盐电解质中的NRA性能。研究团队开发了一种富含缺陷的配位聚合物催化剂，该催化剂具有不饱和配位结构的金属单原子活性位点，能显著促进硝酸盐的吸附与转化。实验结果显示，该催化剂在电流密度为173.3 mA cm-2时，氨产率达到0.78 mmol h-1 cm-2，法拉第效率高达97%，性能远高于不含缺陷的配位聚合物催化剂。理论计算进一步证实，缺陷的引入有效降低了反应路径中限速步骤的热力学能垒，从而加速了硝酸盐的吸附和NRA反应动力学。