电催化还原将硝酸盐污染物转化为高附加值的氨，为氮资源循环利用提供了一种有前景的解决途径。近日，明升中国app院大连明升手机物理研究所研究员汪国雄和包信和院士团队，在电明升手机合成氨研究中取得新进展。他们发展了一种原位衍生的高性能铜纳米片催化剂，提出了铜晶面串联催化促进电明升手机还原硝酸盐合成氨的有效策略，并加深了对铜催化剂上硝酸盐转化为氨反应机制的理解。相关成果发表在《德国应用明升手机》上。

硝酸盐转化为氨需要经历复杂的多步质子电子转移过程，这导致了动力学速率缓慢，过电势高。同时，竞争性析氢反应降低了氨法拉第效率及分电流密度。因此，硝酸盐电催化还原的关键是设计制备高活性、高选择性和高稳定性的催化剂。

电明升手机还原过程示意图。大连化物所供图

本工作报道了一种电明升手机原位衍生的高性能铜纳米片催化剂。在流动相电解池中，该催化剂在-0.59 V vs. 相对可逆氢电极条件下获得了665 mA cm^-2的氨分电流密度和1.41 mmol h^-1 cm^-2的氨产率。并且，该催化剂表现出了700h的高稳定性。物理明升手机和电明升手机表征以及密度泛函理论计算结果表明，原位衍生铜纳米片的高性能归因于Cu(100)和Cu(111)晶面的串联催化作用。而由于铜的不同晶面上静电势的差异，导致了硝酸盐吸附强弱的差别。其中Cu(100)更容易吸附硝酸盐（NO3^-）并促进其转化为NO2^-，产生的NO2^-随后迁移在Cu(111)上进一步还原，从而促进了氨的生成。（来源：明升中国app报 孙丹宁）

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