华科大王春栋AFM：利用Ru-O-Co邻位点解决硝酸盐还原中的“氢”匹配问题

本文背景聚焦于传统哈伯-博施工艺合成氨的高能耗与高排放问题，以及水体硝酸盐污染对生态的威胁，因此开发电化学硝酸盐还原合成氨技术具有重要意义。研究目的在于设计一种高效催化剂，以解决中性介质中电催化硝酸盐还原反应因质子供应不足导致的动力学瓶颈。通过构建超薄二维单原子Ru锚定钴基MOF催化剂，实现了Ru位点作为“质子泵”高效解离水并提供活性氢，并与相邻Co位点协同，使质子供应与底物还原在时空上同步。结论表明，该催化剂在中性条件下表现出优异的氨法拉第效率和产率，其独特的双位点协同机制为多质子/电子耦合电催化系统提供了新的设计思路。