大连理工大学Nature Commun：晶格氧缺陷和应力增强Cu电催化合成氨

纳米技术

2025-04-12

电催化还原硝酸盐（eNO₃RR）是一种可持续的净化硝酸根废水以及回收氨（NH₃）的方法。Cu基催化剂在电催化硝酸根离子还原反应中颇具潜力，然而，活性H的供应不足、以及活性位点被NO₂毒化等问题阻碍了Cu催化剂的eNO₃RR性能，并且目前人们对于其催化机理仍然并不清楚。

有鉴于此，大连理工大学刘艳明教授等报道一种由氧化物衍生得到具有残留晶格氧和晶格应变的铜纳米片阵列（OD-Cu NSs），能够增强eNO₃RR反应中的合成氨性能。

本文要点：

（1）

在中性溶液、10-140 mM NO₃^-浓度以及50-1500 mA cm^-2的电流密度下，该催化剂对氨的合成非常有效，法拉第效率高达88.7%-99.7%，最大的氨产率为6.20 mmol h^-1 cm^-2。

 （2）

实验和理论结果表明，晶格氧可调控OD-Cu NSs的电子结构，促进NO₂的转化，晶格的压力应变增强水分解产生H的能力，因此催化剂在合成氨的反应中表现优异性能。从电催化硝酸根离子还原反应中对含氨化合物的高回收率证明了 OD-Cu NSs 的实用性。

参考文献

Wu, Q., Fan, X., Shan, B. et al. Insights into lattice oxygen and strains of oxide-derived copper for ammonia electrosynthesis from nitrate. Nat Commun 16, 3479 (2025).

DOI: 10.1038/s41467-025-58811-5

https://www.nature.com/articles/s41467-025-58811-5