近日，我?；瘜W化工學院王艷琴副教授、王蕾教授團隊在電催化硝酸鹽還原合成氨領域取得新進展，在材料領域頂級期刊Advanced Functional Materials (IF: 18.5)上發(fā)表題為 “Hydration-effect Boosted Active Hydrogen Facilitates Neutral Ammonia Electrosynthesis from Nitrate Reduction” 的研究成果。(論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202413070)。王艷琴副教授、王蕾教授、陳俊翔研究員（福建物質結構研究所）為論文共同通訊作者。內(nèi)蒙古大學為論文第一完成單位。
文章提出了一種通過水合效應增強活性氫（H*）的策略，顯著促進了中性條件下硝酸鹽還原氨的電催化合成。研究團隊通過在Cu基催化劑中引入具有水合效應的Al元素，優(yōu)化了催化劑的電子態(tài)密度，顯著提高了中性介質中H*的生成效率。同時，CuO/CuAlO2界面上的快速電荷轉移有效加速了催化反應的動力學過程及H*的擴散。更為重要的是，Al的引入減弱了CuO對反應中間體的過強吸附，從而加速了加氫過程，抑制了氫氣析出反應（HER）。該催化劑在中性條件下表現(xiàn)出優(yōu)異的氨合成法拉第效率（97.81 ± 1.94 %）和較高的氨產(chǎn)率（10.21 ± 0.64 mg h-1 cm-2）。本研究為設計高效的中性pH條件下NO3RR電催化劑提供了重要的理論指導和參考。
催化劑CuO/CuAlO2的NO3RR作用機理示意圖
催化劑水解離、H*自由基擴散、NO3RR反應路徑的理論計算
該成果得到了國家自然科學基金、內(nèi)蒙古自治區(qū)“高等學校青年科技人才發(fā)展項目”、內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學基金等項目的資助。
（素材來源：科學技術處 編輯：李文娟 審核：劉雪峰）
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