可再生能源驅動的電催化硝酸鹽還原反應為溫和條件下合成氨提供了一條低碳且可持續的途徑。但是，目前電催化還原硝酸鹽合成氨的過程難以達到實用性，主要因為電催化活性和長期穩定性難以達到要求。有鑒于此，中國科學院大連化物所王國雄研究員、高敦峰研究員等報道使用一種穩定的無定形/晶態雙相銅催化劑實現了高效率的電化學合成氨。
本文要點：
（1）
在2.6 ± 0.01 V的低電池電壓下，氨的部分電流密度和氨的產率分別能夠達到3.33 ± 0.005 A cm-2和15.5 ± 0.02 mmol h-1 cm-2。值得注意的是，這種雙晶相Cu催化劑能夠在1.5 A cm-2的高電流密度下，穩定產氨的法拉第效率達到90%，壽命長達300 h。采用面積為100 cm2的放大器件表明，在電流為160 A，生成NH3的速率高達11.9 ± 0.5 g h-1。
（2）
這種優異的電催化性能歸因于穩定的無定形Cu的存在，這些無定形Cu促進了含氮中間體的吸附和氫化，改善生成氨的反應動力學。
這項工作突出了穩定亞穩非晶結構對于提高電催化反應活性和長期穩定性的重要性。
參考文獻
Wang, Y., Wang, S., Fu, Y. et al. Ammonia electrosynthesis from nitrate using a stable amorphous/crystalline dual-phase Cu catalyst. Nat Commun 16, 897 (2025).
DOI: 10.1038/s41467-025-55889-9
